Manual - Grupo Almesa

Transcripción

MANUAL PARA USO DE ELEMENTOS TUBULARES EN SISTEMAS
DE TRANSFERENCIA DE CALOR
ELEMENTOS TUBULARES DESTINADOS A CALDERAS Y SISTEMAS
DE
TRANSFERENCIA DE CALOR
ººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººººº
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Editado por: Antonio Nieto Hueto (2005)
Actualizado por: Inés Nieto Cuadra (2015)
1. ANTECEDENTES
A lo largo de la vida laboral de los profesionales, tanto usuarios de instalaciones,
comerciales del sector ó fabricantes de equipos familiarizados con el manejo de elementos
tubulares destinados a formar parte de componentes de sistemas de transferencia de calor, en
sus variantes de: Calderas, intercambiadores, calentadores, aero-refrigerantes, serpentines de
índole diversa, etc…, se constata frecuentemente la necesidad de recurrir de forma rápida y
efectiva a la información precisa y concreta que se solicita concerniente al conocimiento
derivado de la elección, aplicación y alternativas que caben darse entre los diversos tipos y
calidades de tubos destinados a los equipos anteriormente citados.
No se pretende de ningún modo entrar en consideraciones de diseño o adecuación en la que
primarían conceptos más restrictivos relacionados con aspectos hidrodinámicos y/o
ambientales tanto externos como internos, en los que la decisión selectiva de un determinado
tipo (Calidad) y dimensiones (Diámetro y espesor) serían competencia exclusiva de la
responsabilidad del diseñador.
Es por tanto la necesidad de información y facilidad de uso, sin menoscabo de influencias
competentes al diseño y siempre al amparo de lo que éste establece, la idea principal que
conduce a la elaboración de este trabajo.
2.
OBJETO
Se establecen como objetivos de este prontuario, tres aspectos fundamentales, en torno a los
cuales versará básicamente su contenido:
Estado de suministro:
En esta sección estarán contempladas observaciones y pautas referidas a
aspectos relacionados con las especificaciones generales y particulares que aluden a
las distintas calidades o tipos, desde el punto de vista de sus tolerancias
dimensionales, requisitos de control tecnológico de obligado cumplimiento, procesos
térmicos asociados a su elaboración y cualquier otro detalle adicional que a tenor de
su importancia merezca la necesidad de ser mencionado.
ACTUALIZADO - INC.2015
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Campo de aplicación:
En función de la naturaleza de su composición química, propiedades
mecánicas y estructura metalúrgica, se intentarán establecer los criterios de
aplicación de las distintas calidades de los materiales involucrados atendiendo a las
condiciones de servicio de presión y temperatura en cuyo entorno habitualmente se
desenvuelven los componentes fabricados con ellos.
Aspectos asociados a su transformación:
Bajo este dominio se darán a conocer las variables que rigen, controlan y
evalúan condicionalmente la aceptación de los tubos a través de su ulterior proceso
de transformación que los conducirá, tras las etapas pertinentes de fabricación, a la
adecuación final como elemento en su conjunto o como parte integrante de éste.
Los procesos que tienen lugar durante esta etapa, los cuales son necesaria y
obligatoriamente arbitrados y evaluados por normas o especificaciones de mayor o
menor ámbito, deben estar íntimamente relacionados y ser coherentes con los
aspectos específicos de las calidades y dimensiones seleccionados por el diseñador
en cuestión. Por esta razón, el equipo técnico, comercial y productivo del fabricante
o transformador del material debe conocer ampliamente este extremo a fin de
garantizar que los procesos intermedios a los que se someterán los materiales,
(procesos de deformación plástica, térmicos, de soldadura, de acondicionamiento y/o
preservación, etc.…,) no desvirtúen las características y propiedades para los que
éstos fueron originalmente configurados.
3.
NORMAS / CODIGOS DE APLICACIÓN
Entre los estándares más habitualmente utilizados que relacionan y describen las
características y utilidades de los materiales a los que se aludirá con mayor profusión a lo
largo de este manual destacan:
-Normas ASTM
-Código ASME de Calderas y Recipientes a Presión
-Normas DIN
-Normas Europeas EN
Los cuales son considerados como los de mayor difusión internacional y aplicables de
manera general para conocer y determinar los aspectos más universales que conducen a la
elección y descripción del tipo de material.
Suele ser habitual para pedidos que requieran un acopio de materiales en pequeñas
cantidades en el que no se justifique una nueva laminación, el hecho de recurrir a buscar una
analogía o equivalencia entre materiales amparados bajo códigos de diseño diferentes, al
objeto de, sin menospreciar las condiciones impuestas en el diseño, establecer una alternativa
a un determinado tipo de material en otro código diferente, que en la mayor parte de los
casos es perfectamente viable.
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Por otra parte y formando parte de directivas o instrucciones de ámbito más particular
y dirigidas a controlar o a establecer criterios más concretos relacionados con la fabricación
se pueden considerar:
-
Especificaciones para Curvado y Conformado de tubos (ENE 129525:2012, ANSI B31.1…)
Especificaciones de Soldadura (Asme IX, EN9606. EN15607/09…)
Especificaciones de Ensayos No Destructivos y Pruebas de idoneidad.
Especificaciones para realización de Tratamientos Térmicos.
Especificaciones o Instrucciones particulares de Usuarios de Sistemas
cuyos componentes utilizan elementos fabricados con los materiales
(tubos) aquí descritos.
Etc,…
Todos los Códigos, Normas e Instrucciones enumerados serán mencionados con
mayor o menor profusión a lo largo de este manual, refiriéndose a ellos como fuente de
información general, a los que se habrá de recurrir mas concretamente para un conocimiento
mas profundo del asunto en el caso de una mayor demanda de información por parte del
interesado.
4. MATERIALES.- ESPECIFICACIONES PARA SU SUMINISTRO
4.1 NORMAS ASTM / CÓDIGO ASME
Como referente, el Código ASME distingue en el campo de elementos tubulares
aplicables a Calderas y Recipientes a Presión con fundamento común en la Transferencia de
Calor, dos estados bien diferenciados de aplicación y suministro:
4.1.1.- Clasificación bajo Norma General SA-450
Abordaremos en primer lugar el sector correspondiente a tubos de “pequeño
diámetro” al que genéricamente llamaremos “Tube” ó “Tubing” y que encuentra su
aplicación fundamental en la elaboración de haces tubulares de caldera,
intercambiadores de calor, pantallas de hogar y/o divisorias y serpentines de vapor en
sus elementos de Sobrecalentadores, Recalentadores y Economizadores, etc,…
Las diferentes variedades de tubos adscritos a este sector, se agrupan en torno a
una Norma de carácter genérico: SA-450 (General Requirements for Tubes) que
establece las directrices generales que a nivel de suministro deben tenerse en cuenta
durante el proceso de elaboración de éstos materiales.
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4.1.1.1.- Clasificaciones por Tipo de material
Entre las especificaciones particulares que engloban a la mayor parte de los materiales
más usuales que enmarca la denominación de la norma SA450, se hallan las siguientes:
Tabla 4.1.1-I
Tipo de
Especificación
Descripción / Aplicación
Fabricación
Tubos soldados por ERW de acero al carbono y C-Mn para uso en
SA178
ERW
calderas y sobrecalentadores de vapor.
Tubos de acero al carbono, estirado en frió sin soldadura para uso en
SA179
SCD
Intercambiadores de Calor y Condensadores
Tubos de acero al carbono sin soldadura para servicios de Alta
SA192
S
presión en Calderas.
Tubos sin soldadura de acero al Carbono-Molibdeno para uso en
SA209
S
calderas y tubos para Sobrecalentadores de vapor.
Tubos sin soldadura de acero al carbono (Contenido %C medio) para
SA210
S
uso en Calderas y para tubos de Sobrecalentadores de vapor.
Tubos sin soldadura de acero Ferrítico aleado al Como-Molibdeno e
Inoxidable Austenítico para uso en Calderas, Sobrecalentadores de
SA213
S
Vapor e Intercambiadores.
Tubos soldados por ERW para uso en Intercambiadores de calor y
SA214
ERW
Condensadores.
Tubo soldado de acero Inoxidable austenítico para uso en Calderas,
SA249
W
Intercambiadores de calor y Calentadores.
Tubos soldados por ERW de acero aleado (C-Mo) y (C-Cr-Mo) para
SA250
ERW
uso en calderas y sobrecalentadores de vapor.
Tubos con y sin soldadura de Acero inoxidable ferrítico y martensítico
para Servicios generales de resistencia a la corrosión y servicios a
SA268
S/W
alta temperatura.
Tubos con y sin soldadura de acero al carbono y aleado al Níquel
SA334
S/W
para servicios a baja temperatura.
Tubos con y sin soldadura de acero de baja aleación (C-Cr-Ni)(C-NiSA423
S/ERW
Mo) para servicios donde la resistencia a la corrosión es importante.
Tubos de acero al carbono para calentadores de agua de alimentación
SA556
S
(Feedwater Heaters)
Tubos soldados de acero Inoxidable Austenítico para calentadores de
SA688
W
agua de alimentación (Feedwater Heaters)
Tubos austeno-ferríticos con y sin soldadura destinados a servicios
generales de resistencia a la corrosión y al agrietamiento por
SA789
S/W
corrosión bajo tensión.
Tubos soldados de acero inoxidable ferrítico para calentadores de
SA803
W
agua de alimentación (Feedwater Heaters)
Notas a la Tabla 4.1.1-I:
S
Seamless Tubes
Tubos sin soldadura
SCD
Seamless cold drawn
Tubos estirados en frío sin soldadura
W
Welded Tubes
Tubos soldados por soldadura helicoidal
ERW
Electric Resistence Welded
Tubos soldados por Resistencia eléctrica
.
Por añadidura, en cada especificación, además de esta clasificación general, se presentan subgrupos
de materiales que aunque encuadrados dentro del mismo servicio general, están diseñados para rangos de
servicio más discretos.
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En este sentido podemos comprobar la existencia de variaciones en los contenidos de elementos
aleantes e incluso observar variaciones en la estructura metalúrgica de los materiales-tipo que sustenta una
misma especificación.
En base a ello, los subgrupos que contempla el código ASME para las Especificaciones de material
descritas en la Tabla 4.1.1-I para los casos más usuales de tubos de caldera sin soldadura son entre otros:
Tabla 4.1.1-II
%
SA192
C-Mn
C-0,5Mo
0,5Cr-0,5Mo
1,25Cr-0,5Mo
1Cr-0,5Mo
1Cr-0,15V
2,5Cr-0,5Mo
3Cr-1Mo
2,25Cr-1Mo
5Cr-0,5Mo
Único
-
9Cr-1Mo
Austeníticos
C-3,5Ni
C-2,25Ni
C-9Ni
C-2Ni-1Cu
C-36Ni
OTROS
SA209
T1/T1a/T1b
-
SA210
A1-C
-
SA213
T2
T11
T12
T17
T21
T22
T5/T5b/T5c
T9/T91/T92
(1)
18Cr-2Mo
SA268
(2)
SA334 (3)
Gr 1/Gr 6
Gr 3
Gr 7
Gr 8
Gr 9
Gr 11
-
SA556
Único
-
SA789
(4)
(1).- Se corresponden con las calidades habituales que se enmarcan en las designaciones AISI.
(2).- Esta especificación agrupa materiales inoxidables de matriz ferrítica y martensítica, que se nominan
según los tipos (TP) de la designación E527 (UNS) y SAE J1086, ambas “Practice for numbering
metals and alloys (UNS)” . (Ej.: TP405 (S40500); TP410 (S41000); TP430 (S43000); etc…)
(3).- Aceros de grano fino y aleados con Ni, para servicios a baja temperatura, que presentan altas
prescripciones de tenacidad (Valores de Impacto/Resiliencia controlados)
(4).- Aceros Austeno-Ferríticos (Duplex) con diversas composiciones de aleantes y según designaciones
establecidas en: E527 (UNS) y SAE J1086, ambas “Practice for numbering metals and alloys
(UNS)”—Las composiciones oscilan entre 18-27% Cr. y Ni (3-8% aprox)
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4.1.1.2- Condiciones y aspectos relacionados con el Suministro
En este subapartado se exponen los aspectos que describen el estado de suministro para el
tipo de tubo en cuestión, --toda vez que se asigne a la Norma General SA-450,--- las características
dimensionales, procesos de fabricación, ensayos y controles que se estipulan en la antedicha norma a
fin de determinar la idoneidad del tubo que permita cumplir con las pretendidas condiciones de
servicio—Entorno corrosivo, presión y temperatura.
La norma SA450 “Specification for General Requirements for Carbon, Ferritic alloy, and
Austenitic steel tubes”, sin entrar en consideraciones mas concretas que las ya existentes
especificaciones particulares imponen para cada calidad, establece las condiciones generales que
deben cumplir los materiales que se adscriben a su ámbito, y que en líneas generales pueden
describirse como:
•
Características Químicas: Rangos de porcentaje en peso que en cada especificación se
establecen, en la forma de Análisis de Colada y Análisis de Producto elaborado. Los
elementos químicos que usualmente se definen como constitutivos de estos aceros, al
margen de los elementos residuales que puedan existir son:
Carbono(C), Manganeso (Mn), Azufre (S), Fosforo (P), Silicio (Si) para el caso de
los aceros al C. y al C-Mn.
Molibdeno (Mo), Cromo (Cr), Níquel (Ni). Como elementos de aceros de baja
(T1, T2, T11, T22), media (T5,T9,T91) y alta aleación (Inoxidables Austeníticos,
Ferríticos, Martensíticos y Duplex o Austeno-ferríticos)
Nitrógeno (N), Aluminio (Al), Cobre (Cu), Titanio (Ti), Niobio (*) (Nb), Tántalo
(Ta), Vanadio (V), etc… como elementos adicionales para mejorar las propiedades
mecánicas de tenacidad, afinado o tamaño de grano, resistencia a la corrosión en
cualquiera de sus acepciones, etc…
(*) Al Niobio se le suele nombrar como Columbium (Cb) en las secciones del ASME CODE.
•
Características mecánicas: El material deberá
superar los valores mínimos
establecidos de Carga de rotura (Rm), Límite elástico (Rp0,2) , Alargamiento (A%) y
en el caso exigido Resiliencia (J); establecidos para cada especificación particular y
para cada calidad si existieran varias dentro de ésta.
•
Ensayos tecnológicos: Se prescribe en cualquier caso la necesidad de someter a
distintas muestras de tubo, según lotes estipulados, a la realización de ensayos
destructivos o semidestructivos que determinen la ductilidad y el buen
comportamiento en general del tubo ante condiciones severas de deformación.
-Ensayo de Abocardado (Flaring test): Se somete el extremo o boca del tubo a
un expansionado diametral hasta unas condiciones límite preestablecidas, sin
que se denote presencia de defectos.
-Ensayo de Abocardado (Flange test): Es una variante del anterior, que
basándose en el mismo fundamento, llega a involucionar el extremo del tubo
sobre sí mismo de tal forma que configurara una especie de brida. No es de uso
extendido, solamente bajo prescripciones específicas.
-Ensayo de Aplastamiento (Flattening test): Se somete el extremo del tubo en
una determinada longitud a un prensado con aproximación de ambas caras
hasta una determinado límite preestablecido, sin presencia de grietas o
cualquier otro defecto rechazable.
-Ensayo de Dureza (Hardness test): Se somete el lote considerado la medición
de la correspondiente dureza por los métodos descritos en la especificación
(Brinell, Rockwell, Vickers…). Los valores arrojados no deben superar a
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aquellos expresados en cada especificación y para la calidad considerada, si
este requisito se estipulara en ellas.
•
Tratamientos Térmicos: En orden a conferir al material en cuestión las condiciones
mecánicas, de dureza, ductilidad y tenacidad adecuadas, se someten los tubos tras su
fabricación a procesos térmicos coherentes con las solicitaciones que se prevean para
éstos. Normalmente en las instalaciones de los aceristas se cuenta con hornos
programables, dotados de atmósfera inerte al objeto de evitar indeseables oxidaciones
en caliente o descarburizaciones superficiales del acero. Con todo lo anterior, en
líneas generales los Tratamientos térmicos mas usuales se pueden enumerar como:
-Recocido de regeneración (Full-annealing): También llamado de
austenización completa. Consiste en un calentamiento y permanencia del
acero a una temperatura ligeramente por encima de la Temperatura crítica
superior seguido de un enfriamiento más o menos lento en atmósfera
controlada. De esta manera se consiguen buenas características de ductilidad
y tenacidad del acero, y unos valores de dureza acordes con lo solicitado en
las especificaciones.
-Normalizado (Normalizing): Consiste en una permanencia del acero a una
temperatura superior en algunas decenas de grados a la temperatura crítica
superior Ac3 (≈ 900ºC), seguida de un enfriamiento relativamente rápido—
del orden de 3 á 4 minutos en el intervalo 800ºC y 500ºC --al aire en calma.
Por lo general, este tipo de tratamientos se aplica a aceros hipoeutectoides al
carbono y de baja y media aleación, que han sido sometidos a procesos de
deformación en frío o a sobrecalentamientos o calentamientos
descontrolados; igualmente anula los efectos indeseables y recupera al acero
tras un tratamiento defectuoso. Se consigue con este proceso térmico afinar
el tamaño de grano y eliminar las tensiones internas, se deja al acero con
unas propiedades estructurales y mecánicas que se exhiben como
“normales”. Por lo general este tratamiento, en el caso de aceros aleados y
potencialmente templables, suele venir acompañado de un tratamiento
Térmico subsiguiente de Revenido.
-Revenido (Tempering): Este tratamiento, consistente en un mantenimiento
más o menos prolongado a temperatura ligeramente mayor que la Crítica
inferior Ac1 (≈ 650ºC), seguido de un enfriamiento controlado en horno,
reduce la dureza y resistencia del temple, mejorando la tenacidad y
ductilidad de los aceros así tratados. No confiere cambio estructural alguno,
solo reviene la martensita remanente creada en procesos de temple
anteriores.
Son tratamientos de
-Recocido Isotérmico (Isothermal Annealing):
ablandamiento que consisten en tratar el acero por encima de la crítica
superior, enfriando luego hasta una temperatura ligeramente menor de la
critica inferior
durante el tiempo necesario hasta conseguir la
transformación isotérmica completa de la austenita, tras esto, se enfría al aire
en calma. Se aplica a ceros al carbono y de baja aleación.
-Recocido de ablandamiento o Distensionado (Annealing): Tiene como
objeto fundamental reducir ligeramente la dureza de los aceros por un
procedimiento rápido y económico. No se consigue bajar excesivamente la
dureza, aunque si adaptarlo a posteriores usos de mecanizado.
-Recocido contra acritud , (Stress releaving, post forming o post welding
heat treatment): Es una variante del anterior, que conferido en el intervalo
de 550ºC y 725ºC, se aplica fundamentalmente a los aceros estirados o
conformados en frío y como distensionado final para eliminación de
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tensiones adquiridas tras los procesos de soldadura en elementos
ensamblados; Mediante este tipo de proceso térmico se consigue destruir la
cristalización alargada de la ferrita, que se torna en nuevos cristales
poliédricos mas dúctiles que los anteriores. El enfriamiento suele ser
controlado en horno hasta los 250ºC o 300ºC.
-Recocido de Solubilización ó Hipertemple (Solution annealing): Es este un
tratamiento térmico de uso exclusivo para los aceros inoxidables
Austeníticos al Cr-Ni, los cuales tras experimentar un proceso térmico o
sobrecalentamiento (>450ºC) han sido “sensibilizados” y se han tornado
susceptibles a la corrosión intercristalina por causa de la precipitación de los
carburos de cromo en los límites intersticiales de los cristales de austenita;
ello es lo que provoca un empobrecimiento de Cr en el seno del grano
austenítico y consecuentemente una indefensión frente a agentes corrosivos
externos.
El proceso de Hipertemple consiste en mantener el acero inoxidable
durante un cierto tiempo (≈2 minutos/mm) a una temperatura superior a la de
austenización completa, en torno a 1000-1100ºC, a fin de solubilizar los
Carburos de Cromo en el seno de la matriz (cristal) austenítica, seguida de
un enfriamiento muy rápido en agua para impedir la precipitación de nuevo
de dichos carburos, que se produciría en el intervalo de “sensibilización”
(450ºC-850ºC.)
•
Prueba Hidrostática: Consiste en someter el interior de los tubos a una presión por
compresión del agua en su interior, que en cualquier caso ha de ser superior al valor
determinado por la expresión:
P = 220,6 x t/D
P:
t:
D:
Donde:
Presión en MPa (N/cm2)
Espesor especificado –MWT (mm)
Diámetro exterior especificado (mm)
Este requisito puede ser sustituido, tras acuerdo, por un control de Corrientes
Inducidas (Eddy Current) a la totalidad del suministro.
•
Ensayos no destructivos (END): Tienen como misión la detección de defectos tanto
superficiales como internos sin la necesidad de recurrir a sacrificar destructivamente
las piezas inspeccionadas. En general pueden enumerarse de la siguiente manera:
-Eddy Current (EC): o Ensayo de Corrientes Inducidas, determina defectos
internos y discontinuidades de pequeña envergadura y formas abruptas y
arbitrarias. Deben realizarse bajo los auspicios de las técnicas que se describen
en las Prácticas reglamentarias del código ASTM, SEP, etc…, que obligan a
calibrar el equipo respecto aun defecto patrón en función de la geometría del
tubo en cuestión.
-Examen por Ultrasonidos (UT): Distinto completamente en lo que a su
fundamento se refiere respecto al anterior, tiene como fin igualmente la
detección de defectos o discontinuidades internas del material, aunque al
basarse en métodos de emisión y reflexión acústica (Ultrasónica)- El defecto
patrón ha de ser calibrado de antemano en razón a la longitud y anchura de los
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defectos que esperamos hallar con respecto a lo estipulado en las Practicas
ASTM, SEP, etc… correspondientes.
No se
dirige su uso para la detección de defectos circunferenciales
perpendiculares al sentido de la laminación.
-Examen mediante Partículas Magnéticas (MT): Se basa en la orientación
que provoca sobre un fino polvo de partículas ferromagnéticas aplicadas sobre
la superficie a investigar, la aplicación de un campo magnético, al detectarse
una discontinuidad superficial o ligeramente superficial , que provoca una
interrupción del flujo magnético en la dirección del campo.
En ese momento el polvo ferromagnético añadido se aglutina en torno a la
discontinuidad aparecida, produciendo un efecto virtual que realza el aspecto
visual del defecto. Los criterios de evaluación que condicionan la aceptación
mediante el uso de esta técnica están igualmente prefijados en las Secciones
correspondientes del Código ASME y Normas ASTM. Esta metodología es
válida para detección de defectos o imperfecciones exteriores no perceptibles
de manera ocular.
•
Peso Standard: Se estipula un valor máximo en % por encima del calculado por la
expresión:
W=C x (D-t) x t
Donde:
W:
C :
D :
t :
Peso en Kg/m
0,00246615
Diámetro exterior especificado (mm)
Mínimo espesor de pared especificado (MWT)
VARIACIONES DE PESO (%) PERMISIBLES POR PIÉ (304,8 mm)
ESTIRADO EN FRIO
LAMINADO EN CALIENTE
DIÁMETRO
EXTERIOR
(mm)
≤ 38,1
> 38,1
•
SUPERIOR
INFERIOR
SUPERIOR
INFERIOR
12
13
0
0
16
0
Tolerancias Dimensionales: Bajo este apartado caben distinguir dos aspectos
esenciales en función del tipo de elaboración, ya sea tubo estirado en frío (Cold
drawn) o laminado en caliente (Hot finished).
Elaboración mediante estirado en frío:
Se caracteriza este proceso por presentar a su terminación un grado de
acabado homogéneo en cuanto a su morfología en general, excentricidad,
rectitud, espesor, diámetro, etc… posibilitando, por tanto, su aplicación en
componentes en cuyo diseño se involucren, aspectos relacionados con
ulteriores procesos de mecanizado, fenómenos de corrosión por cavitación,
expansionado a placas o calderines, adecuación geométrica crítica para
soldadura, limitaciones dimensionales severas de curvado, etc, etc… Se debe
tener en cuenta, que debido a su naturaleza, han de llevar asociado tras su
elaboración, un tratamiento térmico contra acritud que se adecue, en función
de su calidad, para tratar de conseguir los valores de dureza pertinentes.
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Las tolerancias dimensionales admisibles tras su elaboración se
contemplan en la siguiente tabla:
Tabla 4.1.1.2-A /Tubos sin soldadura estirados en frío (SCD)
A1.-Tolerancias de espesor
Espesor nominal mínimo (MWT) especificado (mm)
De 2,4 á 3,8
De 3,8 á 4,6
Mayor de 4,6
Menor de 2,4
mm.
mm
mm.
mm
E
l
DIÁMETRO
EXTERIOR
(mm)
≤ 38,1
> 38,1
Porcentaje de tolerancia del espesor de la pared del tubo (%)
-0% + 20%
-0% + 22%
A2.-Tolerancias de diámetro exterior
TOLERANCIAS EN EL DIAMETRO EXTERIOR
(mm)
E
l
a
b
DIÁMETRO
EXTERIOR
(mm)
SUPERIOR
INFERIOR
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,38
0,64
1,14
< 25,4
25,4 – 38,1 inc
38,1 – 50,8 exc
50,8 – 63,5 exc
63,5 – 76,2 exc
76,2 – 101,6 inc
0,38
101,6 – 190,5 inc
190,5 – 228,6 inc
A3.-Tolerancias de longitud
E
l
a
b
o
TOLERANCIAS EN LONGITUD
(mm)
DIÁMETRO
EXTERIOR
(mm)
SUPERIOR
INFERIOR
< 50,8
≥50,8
3
5
0
0
Elaboración mediante laminado en caliente:
Como su propio enunciado indica, este proceso se lleva a cabo a base de
sucesivas reducciones o pasos que se realizan mientras el material se halla a
temperaturas por encima de la crítica superior. Lleva aparejado por lo general
tratamientos térmicos de regeneración de la estructura, seguido en la mayor
parte de los casos de un Revenido ó Recocido posterior a causa de la
templabilidad, en mayor o menor grado, de los aceros de baja/media aleación
considerados.
Sus características morfológicas son menos homogéneas que en el caso
de los tubos acabados en frío y en cuanto a lo concerniente a sus aplicaciones
pueden ser las mismas, salvo que las limitaciones e impedimentos de carácter
físico o mecánico desaconsejen su uso.
Las tolerancias dimensionales admisibles se contemplan en la siguiente
tabla:
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Tabla 4.1.1.2-B /Tubos sin soldadura laminados en caliente (SHF)
B1.-Tolerancias de espesor
Espesor nominal mínimo (MWT) especificado (mm)
De 2,4 á 3,8
De 3,8 á 4,6
Mayor de 4,6
Menor de 2,4
mm.
mm
mm.
mm
DIÁMETRO
EXTERIOR
(mm)
≤ 101,6
> 101,6
Porcentaje de tolerancia del espesor de la pared del tubo (%)
-0% -+40%
-
-0% +35%
-0% + 33%
-0% + 28%
B2.-Tolerancias de diámetro exterior
(mm)
DIÁMETRO
EXTERIOR
(mm)
SUPERIOR
INFERIOR
< 101,6
101,6 – 190,5 inc
190,5 – 228,6 inc
0,4
0,4
0,4
0,8
1,2
1,6
B3.-Tolerancias de longitud
TOLERANCIAS EN LONGITUD
(mm)
DIÁMETRO
EXTERIOR
(mm)
TODOS
SUPERIOR
INFERIOR
5
0
4.1.2.-Clasificación bajo Norma General SA-530
En ASTM/ASME, el segundo grupo de diferenciación es el que se encuadra bajo la
Norma genérica SA-530 (General Requirements for Pipes), a los que consideraremos a
efectos de continuidad descriptiva, como tubos de “gran diámetro”, -- “Pipes” o “Piping” en
la designación anglosajona-- y que encuentran su ubicación en elementos de conducción de
vapor exteriores (Risers, Feeders, Downcomers…) de calderas y en colectores (Headers) de
entrada y salida de vapor en los mismos elementos y componentes descritos en el párrafo
anterior 4.1.1
4.1.2.1.-Clasificaciones por tipo de material
En este apartado correspondiente a “Pipes” o genéricamente “Tubos de Gran Diámetro” que
se engloban en la Norma General, SA530, se pueden encontrar, entre las más habitualmente
utilizadas y conocidas, las siguientes especificaciones de material:
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11
Tabla 4.1.2-I
Especificación
Tipo de
Fabricación
SA-53
S/W
SA106
S
SA134/135
ERW/W
SA312
SA333
S/W
S/W
SA335
S
SA358
ERW
SA376
S
SA524
S
SA587
ERW
SA671
ERW
SA672
ERW
SA691
ERW
SA731
S/W
SA790
S/W
Descripción / Aplicación
Tubos con y sin soldadura para servicios generales de vapor, agua,
gas o aire.
Tubos sin soldadura de acero al carbono para servicios en general a
altas temperaturas.
Tubos soldados por soldadura eléctrica por resistencia y por arco
respectivamente.
Tubos con y sin soldadura de acero inoxidable austenítico.
Tubos con y sin soldadura para servicios a baja temperatura.
Tubos sin soldadura de baja aleación para servicios a alta
temperatura.
Tubos soldados por resistencia eléctrica de acero inoxidable
austenítico para servicios a alta temperatura
Tubos sin soldadura de acero inoxidable austenítico para servicios a
altas temperaturas.
Tubos sin soldadura de acero al carbono para servicios abaja presión
y temperatura.
Tubos soldados por resistencia eléctrica de acero con bajo contenido
en carbono (Low Carbon) para la industria química.
Tubos soldados por resistencia eléctrica de acero al carbono para
servicios abaja presión y temperatura.
servicios a alta presión y temperaturas intermedias.
servicios a alta presión y temperatura.
Tubos con y sin soldadura de acero inoxidable ferríticos y
martensíticos.
Tubos con y sin soldadura de acero inoxidable austeno-ferríticos
(Duplex)
Notas a la Tabla 4.1.2-I:
S
Seamless Tubes
Tubos sin soldadura
W
Welded Tubes
Tubos soldados por soldadura helicoidal
ERW
Electric Resistence Welded
Tubos soldados por Resistencia eléctrica
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12
Al hilo de las consideraciones descritas para el caso de los tubos amparados por la Norma SA-450, se
exponen a continuación los subgrupos que contempla el código ASME para las Especificaciones de material
descritas en la Tabla 4.1.2-I, en los casos más usuales de tubos de caldera sin soldadura:
Tabla 4.1.2-II
%
E
SA53
SA106
SA312
SA376
SA358
SA333 (3)
SA335
SA524
SA671
SA672
SA691
A/B
A/B/C
-
Gr 1/Gr 6
-
GrI /GrII
(6)
C-0,5Mo
-
-
-
-
P1/P15(5)
-
(6)
0,5Cr-0,5Mo
-
-
-
-
P2
-
-
CMS70
CMSH80
CM65/70/
75
1/2CR
1,25Cr-0,5Mo
-
-
-
-
P11
-
-
1Cr-0,5Mo
1Cr-0,15V
2,5Cr-0,5Mo
3Cr-1Mo
2,25Cr-1Mo
5Cr-0,5Mo
-
-
(1)
-
Gr 3
Gr 7
Gr 8
Gr 9
Gr 11
Gr 4/Gr 10
P12
P21
P22
P5/P5b/P5c
P9/P91/T92
-
-
-
C-Mn
9Cr-1Mo
Austeníticos
C-3,5Ni
C-2,25Ni
C-9Ni
C-2Ni-1Cu
C-36Ni
OTROS
-
-
SA731
SA790
(2)
-
-
-
-
-
1¼CR
-
-
1CR
3CR
2¼CR
5CR
9CR
-
-
(4)
(1).- Se corresponden con las calidades habituales de diversos aceros inoxidables Austeníticos que se
enmarcan en las designaciones AISI.
(2).- Esta especificación agrupa materiales inoxidables de matriz ferrítica y martensítica, que se agrupan
bajo los tipos (TP) de la designación E527 (UNS) y SAE J1086, ambas “Practice for numbering
metals and alloys (UNS)” . (Ej.:); etc…(TPXM-33,TPXM-27,TP439...)
(3).- Aceros de grano fino y aleados con Ni y Ni-Cr (Gr4 yGr10), para servicios a baja temperatura, que
presentan altas prescripciones de tenacidad (Valores de Impacto/Resiliencia controlados)
(4).- Aceros Austeno-Ferríticos (Duplex) con diversas composiciones de aleantes y según designaciones
establecidas en: E527 (UNS) y SAE J1086, ambas “Practice for numbering metals and alloys
(UNS)”—Las composiciones oscilan entre 18-27% Cr. y 4-8% Ni
(5).- Composición equivalente al grado P1 excepto por el contenido en Si que para el grado P15 se halla
entre 1,15 - 1,65 de su porcentaje en peso.
(6).- Varios grados de Ac. al Carbono, Ac. al Carbono-Manganeso y Acero al Carbono-Molibdeno.
4.1.2.2- Condiciones y aspectos relacionados con el Suministro
A fin de no reiterar el contenido descriptivo del apartado anterior 4.1.1.2, relativo a los
aspectos que describen el estado de suministro para el tipo de tubo, y ciñéndonos en el presente caso
a las condiciones de suministro establecidas en la Norma General SA-530, pasamos sin mayor
dilación a relacionar los detalles de esta Especificación.
La norma SA530 “Specification for General Requirements for Specialized Carbon and Alloy
Steel Pipe”, al hilo de lo expresado en el párrafo 4.1.1.2 en lo relativo a lo que concierne
técnicamente a esta Norma establece los siguientes requisitos: sin entrar en consideraciones mas
concretas que las ya existentes especificaciones particulares imponen para cada calidad:
09/07/15
13
•
•
•
•
•
Características Químicas: Ídem Ap. 4.4.1.2 de SA450
Características mecánicas: Ídem Ap. 4.4.1.2 de SA450
Ensayos tecnológicos: Ídem Ap. 4.1.1.2 de SA 450, a excepción de que solamente se
considera la realización de: Ensayo de Aplastamiento (Flattening test)
Tratamientos Térmicos: Ídem Ap. 4.4.1.2 de SA450, con la salvedad de que estos
productos son elaborados en caliente, y por consiguiente no tiene sentido hablar de
Distensionado como proceso térmico asociado al estado de suministro.
Prueba Hidrostática: Ídem Ap. 4.4.1.2 de SA450, excepto que para este caso la presión
de prueba se calcula a partir de la siguiente expresión:
P=2xSxt/D
P:
S:
t:
D:
•
Donde:
Presión Hidrostática de prueba en MPa (N/cm2)
Coeficiente de tensión en la pared (Pipe wall stress) en
MPa (N/cm2).
Espesor nominal especificado (Número Schedule de
ANSI 1,143 veces el MWT especificado (mm))
Diámetro
exterior
especificado
(Diámetro
correspondiente a ANSI Pipe Size.
Peso Standard: Ídem Ap. 4.1.1.2 de SA450, a excepción de las cifras de tolerancias
siguientes :
VARIACIONES DE PESO (%) PERMISIBLES POR PIÉ (304,8 mm)
DIÁMETRO
EXTERIOR
NPS (1)
≤ 12
> 12
Tolerancia superior
Tolerancia inferior
10%
10%
3,5%
5,0%
(1) NPS: --Nominal Pipe Size-- Sistema de diámetros nominales con sus equivalencias en mm adoptados por el
“American Nacional Standards Institute”como ANSI B36.10 y B36.19
•
Ensayos no destructivos (END): Ídem Ap. 4.1.1.2 de SA450
Eddy Current (EC):
Examen por Ultrasonidos (UT).
•
Tolerancias Dimensionales: Bajo este apartado y como aspecto diferenciado de lo
expresado en 4.1.1.2 para el caso de la Norma SA450 (Tubing), No existe distinción
para este tipo de requisito ya sea cual sea la elaboración de cualquiera de los acabados
anteriormente descritos en aquella: Laminado en frío o en caliente, soldados,
elaborados por fundición centrifugada, etc…)
Los espesores reales medidos en cualquier punto del tramo recto de los
tubos fabricados bajo esta especificación, no deberán ser inferiores al valor
arrojado por la siguiente expresión:
09/07/15
14
1.-Tolerancias de espesor
tn x 0,875 = tm
tn:
tm:
Espesor medio o nominal de pared (Nominal Wall Thickness)
Espesor mínimo de pared (Minimum Wall Thickness)
O lo que es lo mismo, no inferiores al 12,5 % del espesor medio de
pared especificado (Average or Nominal Pipe wall thicknes)
2.-Tolerancias de diámetro exterior
(mm)
E NPS ANSI (in.)
l 1/8 - 1½ inc.
a 1½ - 4 inc.
b 4 – 8 inc.
SUPERIOR
INFERIOR
0,4
0,8
1,6
2,4
3,2
4,0
4,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
8 – 18 inc.
18 – 26 inc.
26 – 34 inc.
34 - 48 inc.
3.-Tolerancias de rectitud
TOLERANCIAS EN RECTITUD (Flecha)
(mm)
E
l NPS ANSI (in.)
a < 5.0 inc.
b 5.0 – 8.0 inc.
o 8.0 – 12,75
MAXIMA FLECHA EN 3 Ft (≈ 1 m)
(inches)
0,030
0,045
0,060
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15
4.2 NORMAS DIN / CODIGO AD-MERCKBLÄTTER
Podemos considerar a las Normas DIN y al Código de Aparatos a Presión y Calderas
AD-Merkblätter como los homólogos a los descritos en el Apartado 4.1 anterior utilizados en
USA y en países tecnológicamente afines a Normas americanas, entre los cuales se encuentra
España que hasta hace bien poco tiempo usaba frecuentemente y bajo cuyas directrices sus
técnicos aprendieron a dar los primeros pasos.
Actualmente, la presión social y tecnológica impuesta en el marco de la globalización
europea, ha determinado que el uso de materiales DIN y el Código AD-Merckblätter, que
aun cuando solo circunscribían hasta hace algunos lustros a los escasos proyectos sajones en
Calderas y Recipientes que existían en nuestro país; hayan ido
cediendo su importancia a la elaboración de nuevas Normas de carácter mas universal
y europeísta en el ámbito de la Comunidad Europea, de cuyas raíces y amplia experiencia, -sin desmerecer otras como BS y AFNOR entre tantas,-- han heredado los cimientos en las que
éstas se sustentan.
Sin embargo, debido a su remanente actualidad, a los proyectos en los que
aún hoy día continúan involucradas y en razón a la amplia difusión tecnológica de que han
disfrutado, haremos reconocida mención de ellas, abordándose los mismos apartados que se
han descrito para sus homólogas americanas.
La especificación DIN no basa su clasificación en el aspecto dimensional o de
elaboración del suministro con el fin de delimitar los tipos de tubos según su aplicación
física, tal como lo hacían ambas Normas ASTM/ASME (450 y 530); sino que tan sólo
distingue los materiales,- incluso considerados dentro de la misma Norma (DIN 17175 ó
17440), - en función de las condiciones que sus peculiaridades químicas, mecánicas y
metalúrgicas sugieren para su uso en un determinado entorno y para una rango determinado
de temperaturas.
No obstante, seguiremos haciendo mención a las citadas Normas DIN pues aun en la
actualidad existen infinidad de documentos (Planos, especificaciones, Normas aplicables,
etc…) usados en la preparación de trabajos destinados a reparaciones o modificaciones de
antiguas instalaciones.
4.2.1 Clasificación bajo Norma General DIN 17175
Bajo este apartado se agrupan los tubos sin soldadura, equivalentes en cuanto a
su aplicación, a los ya descritos en las normas americanas. En otras palabras:
Tubos sin soldadura, incluidos tubos para colectores, de acero resistente a altas
temperaturas que se pueden utilizar en la construcción de Calderas generadoras de
vapor, fabricación de tuberías de vapor, recipientes y aparatos a presión diseñados
para uso a temperaturas de trabajo de hasta 600ºC aproximadamente, que llevan al
mismo tiempo aparejadas solicitaciones importantes de presión, en las que estas
exigencias térmicas e hidrodinámicas unidas a las condiciones especiales de
oxidación pudieran reducir o elevar el límite de temperatura indicado.
En el campo de la aplicación, es el Grado de Calidad (I ó III), -como se verá
mas adelante,- el que juega un papel fundamental además para la elección del
material.
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16
Especificación
St 35.8
St 45.8
17Mn4
19Mn5
15Mo3
13CrMo44
10CrMo9 10
14MoV63
X20CrMoV12 1
Tabla 4.2.1-I
Nº del Material
Composición química
(SEW) (1)
genérica
C-0,8Mn
1.0305
C-1,20Mn
1.0405
C-1,20Mn-0,3Cr
1.0481(2)
C-1,30Mn-0,3Cr
1.0482(2)
C-0,35Mo
1.5415
C-1,1Cr-0,65Mo
1.7335
C-2,5Cr-1,20Mo
1.7380
C-0,6Cr-0,70Mo-0,32V
1.7715
1.4922
C-12,5Cr-1,20Mo-0,8Ni-0,35V
Aplicación
Aceros
resistentes a
la fluencia a
altas
temperaturas
para tubos
sin
soldadura
según su
composición
química.
(1).- Nº de material según clasificación de Stahl-Eisen-Werkstoffblättern (SEW)
(2).- Estos aceros se utilizan exclusivamente para Fabricación de tubos de Colectores.
4.2.2 Clasificación bajo Norma General DIN 17440
Bajo esta norma se acogen los tipos de acero inoxidable de alta aleación al Cr, Cr-Ni y
Cr-Ni-Mo de estructura metalúrgica austenítica, ferrítica y martensítica.
Pero es el campo relativo a los aceros inoxidables austeníticos el que nos interesa en
relación a la fabricación de tubos diseñados para trabajos a presión y temperatura elevadas,
destinados al uso en calderas y equipos relacionados con transferencia de calor donde los
entornos corrosivos a elevadas temperaturas juegan un determinante papel.
De igual forma los componentes tubulares construidos con estos materiales, debido a
la alta tenacidad (Resiliencia) que les confiere su estructura austenítica, son altamente
aconsejables para su aplicación en elementos destinados a entornos criogénicos, y a la vez,
debido a sus propiedades inoxidables, al sector alimentario en este último caso ya junto a los
ferríticos y martensíticos.
A continuación, al margen de ferríticos y martensíticos, se tabulan exclusivamente los
aceros inoxidables Austeníticos que se encuadran en la Norma DIN17440, por ser éstos los
aceros utilizados en las aplicaciones que competen e interesan al objeto del presente manual.
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Especificación
X12CrNiS18 8
X5CrNi18 9
X5CrNi19 11
X2CrNi18 9
X10CrNiTi18 9
X10CrNiNb18 9
X5CrNiMo18 10
X2CrNiMo1810
X10CrNiMoTi18 10
X10CrNiMoNb18 10
X5CrNiMo18 12
X2CrNiMo18 12
X2CrNiMo18 16
X2CrNiN18 10
X2CrNiMoN18 12
X2CrNiMoN18 13
Tabla 4.2.2-I (Ac. Austeníticos)
Nº del
Composición química
Material
genérica
1
(SEW) ( )
18Cr-8Ni
1.4305
18Cr-9Ni
1.4301
19Cr-11Ni
1.4303
18Cr-9Ni
1.4306
18Cr-9Ni-Ti
1.4541
18Cr-9Ni-Nb
1.4550
18Cr-10Ni-Mo
1.4401
18Cr-11Ni-Mo
1.4404
18Cr-10Ni-Mo-Ti
1.4571
18Cr-10Ni-Mo-Nb
1.4580
18Cr-12Ni-Mo
1.4436
18Cr-13Ni-Mo
1.4435
18Cr-16Ni-Mo
1.4438
18Cr-10Ni-N
1.4311
18Cr-12Ni-Mo-N
1.4406
18Cr-13Ni-Mo-N
1.4429
Aplicación
Aceros
resistentes a
la fluencia y
a la
corrosión a
elevadas
temperaturas.
Gran
tenacidad en
aplicaciones
criogénicas.
Para tubos
sin soldadura
según su
composición
química.
(1).- Nº de material según clasificación de Stahl-Eisen-Werkstoffblättern (SEW)
4.2.1.1 /4.2.2.1- Condiciones y aspectos relacionados con el Suministro
La Norma DIN siguiendo una filosofía distinta, y no por ello menos acertada a la descrita
anteriormente para las correspondientes ASTM/ASME, establece un criterio basado en el estricto
control de la fabricación durante el proceso de elaboración del tubo, en la forma de ensayos y
pruebas, a fin de clasificar, de una u otra manera, la adaptación mecánica y metalúrgica del producto
para un ámbito determinado de temperatura, presión y entorno corrosivo.
En esta sentido se delimitan dos grados de Calidad – I y III,- y en razón a esta división se
establecen los tipos, clases y nº de ensayos y controles que deben ser efectuados y superados
satisfactoriamente, al objeto de adaptar el producto a una u otra clase; lo que determinaría al fin y a la
postre, su capacidad para someterse a las condiciones impuestas por el diseño.
No obstante todo lo anterior, esta filosofía no sería técnicamente sustentable en toda su
extensión, si no se dispusiera de calidades en las que los elementos aleantes, marcaran la diferencia
de comportamiento y aplicación de estos productos; Es decir, las calidades de aceros aleados Cr-Mo
han de ser prescritos como grado de calidad alta (III)- dando por sentado las aplicaciones para las que
han sido diseñados, pues no tendría demasiado sentido un acero de aleación media tipo 1,25%Cr1%Mo, elaborado con prescripciones de clase I. Sin embargo, si ha de solicitarse explícitamente
Grado III para aquellos aceros al Carbono y C-Mo, que intervengan en elementos sometidos a
intervalos de presión y temperatura usuales en calderas y componentes involucrados en transferencia
de calor.
La clasificación que determina el Grado de Calidad I ó III y consecuentemente su
competencia, se basa en lo que se conoce con el nombre de “Volumen de Ensayos” y se muestra en
la siguiente tabla:
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18
Tabla 4.2 1.1-I
Grado III
ENSAYO/PRUEBA
Grado I
ANÁLISIS
QUÍMICO
TRACCIÓN
RESILIENCIA
ABOCARDADO
E.N.D. (Interno)
E.N.D. (Superficie)
C. DIMENSIONAL
P.HIDROSTÁTICA
C. INDUCIDAS
PRUEBA DE
CONFUSIÓN
ANALISIS DE
CONTROL
E. TRACCIÓN EN
CALIENTE
Colada
Colada
(1)
(1)
(1)
---(3)
(3)
(1)
(1)
(2)
(3)
(3)
(3)
(3)
(3)
----
(4)
(5)
(5)
(5)
(5)
DESCRIPCION NOTAS
(1).-Básicamente en un tubo
por lote de fabricación
(2).-Según diámetros y lotes
de laminación.
(3).- Todos los tubos.
(4).-Todos los tubos aleados.
(5).-Según acuerdo entre las
partes.
Sucintamente y sobre la base de lo expuesto en la descripción de los Ensayos, Pruebas y
Controles correspondientes al apartado anterior 4.1.1.2 de la Norma ASME SA450, se mencionan de
nuevo sin entrar en descripciones, los ensayos aludidos anteriormente:
•
•
•
•
•
Características Químicas: Análisis de Colada o Análisis de Control del Producto- Se
realizan sobre los elemento ya descritos en el Apartado 4.1.1.2
Características mecánicas: Sobre probeta de colada a tª ambiente o en circunstancias
especialmente acordadas además un ensayo de tracción a una temperatura superior
(Tracción en caliente)— Para más detalles, ver Apartado 4.1.1.2
Ensayos tecnológicos: Solo se prevé ensayo de Abocardado. Su descripción se
contempla igualmente en el párrafo 4.1.1.2
Prueba Hidrostática: Presión acordada
Ensayos no destructivos (END):
-Eddy Current (EC): Descripción en Párrafo 4.1.1.2 –Es igualmente
sustitutivo, por acuerdo, de la P. Hidrostática anterior.
-Examen por Ultrasonidos (UT): Es el aspecto diferenciador más
determinante entre el Grado I y Grado III. Su descripción esta contemplada
igualmente en el Apartado anterior 4.1.1.2
-Examen mediante Líquidos Penetrantes (LP): Su objetivo es detectar grietas
y otras discontinuidades en las superficies de las preparaciones de soldadura,
soldaduras y reparación de soldadura. Las discontinuidades superficiales son
indicadas mediante la acumulación de líquidos penetrantes coloreados en rojo
que deben contrastar suficientemente con la superficie de examen. Una
intensidad de luz mínima de 100 fc (1000 Lx) es requerida en la superficie a
ser examinada para garantizar una adecuada sensibilidad durante el examen y
la evaluación de las indicaciones .Los criterios devaluación que condicionan la
aceptación mediante el uso de esta técnica están prefijados en el código
ASME(A-270.4 ASME I ED. 2013)
El alcance y el momento de la prueba se indica en el programa de inspección
09/07/15
19
•
Peso Standard: No se estipula como especificable.
•
Tolerancias Dimensionales: Teniendo en cuenta que se pueden dar indistintamente
ambas elaboraciones –Frío o Caliente--, éstas no determinan una diferenciación en
cuanto a una clasificación basada en circunstancias dimensionales tal como ocurría en
la Especificación ASME SA450.
Las tolerancias dimensionales para ambos acabados se expresan en la siguiente
Tabla:
Tabla 4.2.1.2
1.-Tolerancias de espesor
ESPESOR
ESPECIFICADO
T≤2S
E
2S<T≤4S
l
T>4S
Porcentaje de tolerancia del espesor de la pared
del tubo (%)
-10% +15%
-10%+12,5%
± 9%
T = Espesor de pared especificado;
S= Espesor estándar según DIN 2448
2-Tolerancias de diámetro exterior
DIÁMETRO
EXTERIOR
(mm)
TODOS LOS
3
DIAMETROS
TOLERANCIAS EN EL DIAMETRO
EXTERIOR
(% )
± 0,60% ±0,25 mm.
.
3-Tolerancias de longitud
TIPO DE PEDIDO
LONGITUDES FIJAS
≤6m
LOGITUDES
PRECISAS
>6 y ≤12
(m)
>12
•
TOLERANCIAS EN
LONGITUD
(mm)
SUPERIOR
INFERIOR
+500
-500
+10
0
+15
0
A CONVENIR
A CONVENIR
Tipos de Certificación: Un aspecto diferenciador de las condiciones relacionadas con
la extensión del suministro entre Normas ASTM y DIN, es precisamente la posibilidad
de alternar ó modular la incidencia del Organismo de Control que efectúa la
Inspección de recepción tanto de la materia prima como del producto elaborado.
09/07/15
20
En este sentido, la Norma DIN 50049 distingue entre otros, tres tipos principales
de certificación posible condicionantes del producto sobre la base de la Inspección
implicada:
Certificado 3.1.A: Emitido por un Organismo Oficial de reconocida
Solvencia en el ámbito Nacional o Internacional. Ej.: Empresas o Entidades de
Inspección con acuerdo de colaboración con la Administración ya se del país de origen o
no.
Certificado 3.1.B: Emitido por un estamento de control independiente del
departamento de producción del fabricante, pudiendo pertenecer no obstante,
a la misma empresa. Ej.: Dpto. de Calidad o Inspección del fabricante.
Certificado 3.1.C: Emitido por un Organismo de control Independiente del
Fabricante. Ej.: Empresa de inspección independiente, no perteneciente a la misma
Sociedad, contratada por el Usuario o su representante.
NOTA:
En el ANEXO II se muestra una tabla de Tolerancias para el caso de las características dimensionales
mas importantes de ambas Normas: ASTM/ASME y DIN.
09/07/15
21
4.3 NORMAS EUROPEAS EN /
PRESIÓN
DIRECTIVA 97/23/CE DE EQUIPOS A
Aunque en la actualidad, las Normas Europeas están en proceso de constante
adecuación y muchas de ellas no se encuentran editadas como tales Normas sino como
proyecto de Norma (prEN), ello viene a indicar su predisposición a modificaciones y
correcciones en tanto no sean finalmente aprobadas y elevadas a definitivas. Sí, es verdad que
su raíz y sus cimentaciones mas sólidas se apoyan y se heredan en mayor o menor proporción
en sus progenitoras ISO y DIN las cuales han abarcado profusamente los estándares de diseño
europeos durante el último siglo.
Por su parte la Directiva 97/23/CE pretende ser el sustituto y unificador de los
diferentes criterios y reglamentos de diseño y construcción de equipos a presión, que han
proliferado por los distintos países de la CE años atrás, intentando refundir en un compendio de
obligado cumplimiento en el seno de la Unión Europea las pautas técnico-administrativas
relacionadas con la Seguridad y la Calidad que deben exigirse para el diseño y fabricación de
equipos y recipientes a presión. La obligación y constatación del cumplimiento con la anterior
Normativa se ratifica con la validación mediante el sello CE para el equipo a presión
construido.
Por tanto, no es extraño imaginar que las reglas que determinen la clasificación de los
diferentes tipos de materiales bajo la normalización EN, se corresponda en un alto porcentaje
de similitud con el establecido por las Normas alemanas DIN anteriormente descritas en cuanto
a su clasificación como a la conservación de la identidad de los aceros. La posible diferencia
tan solo estriba en un ligero cambio de denominación, que parece responder mas bien a
cuestiones de consenso entre la comunidad científica europea que a razones técnicas
propiamente dichas.
Por primera vez en 17 años, la Directiva Europea de Equipos a Presión (PED 97/23/CE) está
cambiando. Además de recibir una nueva numeración -2014/68/UE- hay otros cambios que
implican a los fabricantes, importadores y distribuidores de equipos a presión
Hay dos aspectos claves detrás de la nueva DEP;
1. El criterio actual para la determinación del grupo de fluido (1 o 2) en el Artículo 9 de la
DEP (i.e. Directiva 67/548/CEE) es reemplazado por un nuevo Reglamento de
Clasificación, Etiquetado y Embalaje a partir de 1 de junio de 2015.
2. El “Nuevo Marco Legal”. Esta es una iniciativa más amplia de la Unión Europea para
alinear nuevas directivas UE de “Nuevo Enfoque” con el “Nuevo Marco Legal” (NML)
adoptado en 2008. De acuerdo a la Comisión Europea, el NML busca racionalizar y
simplificar las reglas para colocar equipos a presión en el mercado ante la competencia
desleal creciente de equipos certificados de forma fraudulenta. La CE afirma también que la
revisión reducirá los costes del cumplimiento legal a las empresas.
Es importante destacar que los cambios se consideran como un “alineamiento” con el NML ya que
esto significa que no hay cambios en el alcance de la DEP ni en las tablas de categorización de
riesgos. Mientras que tampoco hay cambios en los requisitos esenciales de seguridad; Sí hay un
09/07/15
22
cambio en la filosofía fundamental de la seguridad en la DEP, ahora hay una obligación para los
fabricantes de analizar los riesgos de los equipos a presión así como sus peligros.
Los cambios en la DEP son amplios y comprenden desde la clasificación de los fluidos, los
requisitos a fabricantes y organismos notificados, hasta los procedimientos para la evaluación de la
conformidad.
La nueva DEP fue publicada el 27 de junio de 2014 y entró en funcionamiento 20 días después,
siendo el 1 de junio del 2015 la fecha límite de su aplicación.
09/07/15
23
4.3.1 Clasificación bajo Norma General EN
Las especificaciones y clases de acero existentes para tubos de caldera y elementos
relacionados con transferencia de calor que se hallan agrupados bajo la citada Norma se
relacionan en la siguiente tabla 4.3.1.-I para el caso de aceros tipo acogidos bajo la Norma
general EN10028-1 (EN 10028-1:2007+A1:2009 que ha de ser leída en conjunto con la
UNE 10028-1:2009+A1:2009, ambas en vigencia, y serán anuladas por la PNE-prEN:100281) y la EN 10028-2:2010,siendo ambas referentes para productos planos de acero para
aplicaciones a presión.
TABLA 4.3.1-I
TUBO
SIN
SOLDADURA
ELABORACIÓN
NORMA
EN 10216-2
TUBO
SOLDADO
EN 10216-3
EN 10217-2
EN 10217-3
P195GH
P235GH
P265GH
8MoB5-4
16Mo3
X11CrMo9-1
X11CrMo5
13CrMo4-5
10CrMo9-10
11CrMo9-10
X10CrMoVNb9-1
15NiCuMoNb5-6-4
X20CrMoV11-1
10CrMo5-5
P355NH
GRUPO
MATERIAL
CR
ISO
15608 (1)
1
1
1
5
1
5
5
5
5
5
6
2
6
5
2
P460NH
2
P195GH
1
P235GH
1
P265GH
1
16Mo3
1
P355NH
2
P460NH
2
ESPECIFICACIÓN
APLICACIÓN
Resistencia a la
fluencia
en
caliente
a
temperatura
elevada
Acero de grano
fino de alta
tenacidad
Resistencia a la
fluencia
en
caliente
a
temperatura
elevada
Acero de grano
fino de alta
tenacidad
(1) Sistema de agrupamiento de aceros en función de su composición química de aleantes,
propiedades estructurales y mecánicas, que orientan la elección correcta de su soldabilidad.
Ver Cap. 6 “Aspectos relacionados con su transformación”
09/07/15
24
4.3.1.1 Condiciones y aspectos relacionados con el Suministro
Además de la clasificación anterior que agrupa a los distintos tipos de acero, ciñéndose al
caso de tubos de caldera y de transferencia de calor, objeto de este prontuario, la reciente
Normativa Europea establece cinco apartados fundamentales para tubos agrupados bajo distinta
denominación. Estos son:
•
EN 10216-1: Tubos de acero no aleado con características especificadas a Tª
ambiente.
Designación: Los tipos de acero que esta clasificación considera son:
TABLA 4.3.1-II “Clases”
DESIGN.
TR1
TR2
1.0117
1.0118
P195
1.0254
1.0255
P235
1.0258
1.0259
P265
Las subdivisiones TR1 y TR2 corresponden a niveles de calidad distintos, los
cuales están relacionados con los tipos de ensayos que delimitan su adecuación
para las distintas aplicaciones.
Volumen de Ensayos: En este sentido y al hilo de lo expuesto en lo
concerniente al concepto “Volumen de Ensayos” que definíamos en la
Norma DIN 17175, podemos añadir:
TABLA 4.3.1-III “Volumen de Ensayos”
TR1
Tipo de Inspección y Ensayo
TR2
OBLIGAT.
OPCIONAL
OBLIGAT.
X
X
X
X
X
-
X
X
X
X
X
-
X
-
X
-
-
X
-
-
-
-
X
-
-
Análisis de colada
Ensayo de tracción
P. Hidrostática
C. Dimensional
Insp. Visual
Medición
especial
de
espesores
Ensayo de flexión por
choque a 0ºC
choque a -10ºC
END (Defectos longitud.)
Análisis de Producto
OPCIONAL
X
X
Los criterios que
Tolerancias Dimensionales (Diámetro/Espesor):
establecen las variaciones dimensionales del suministro son similares a las de
las Normas anteriormente descritas:
09/07/15
25
TABLA 4.3.1-IV “Tolerancias Dimensionales”
Tolerancias sobre T para una relación T/D
DIAMENTRO Tolerancias
de
EXTERIOR
> 0,025
> 0,050
“D”
Diámetro
≤ 0,025
> 0,10
(mm)
≤
0,050
≤ 0,10
“D”
El mayor ±
D ≤ 219,1
El mayor de estos valores ± 12,5% ó ± 0,4 mm.
1%
D > 219,1
± 20%
± 15%
± 12,5%
± 10% a
ó ±0,5 mm
a
Para diámetros exteriores D ≥ 355,6 mm esta permitido sobrepasar localmente el espesor máximo en un valor que no
exceda 5% del espesor T.
TABLA 4.3.1-V “Tolerancias de longitud”
Longitud “L”
Tolerancia sobre longitud recta
+10
L ≤ 6000
-0
+15
6000 < L ≤ 12000
-0
+ Por acuerdo
L > 12000
-0
•
EN 10216-2: Tubos de acero no aleado y aleado con características especificadas a
Temperatura elevada.
Designación: La clasificación de tubos que este apartado de la Norma
considera son:
TABLA 4.3.1-VI “Clasificación”
Designación
Tratamiento
Térmico
de
Simbólica
Numérica
Suministro
P195GH
1.0348
N
P235GH
1.0345
N
P265GH
1.0425
N
20MnNb6
1.0471
N
16Mo3
1.5415
N
8MoB5-4
1.5450
N
14MoV6-3
1.7715
NT
10CrMo5-5
1.7338
NT
13CrMo4-5
1.7335
NT
10CrMo9-10
1.7380
NT
11CrMo9-10
1.7383
QT
25CrMo4
1.7218
QT
20CrMoV13-5-5
1.7779
QT
15NiCuMoNb5-6-4
1.6368
NT
X11CrMo5
1.7362
I/NT
X11CrMo9-1
1.7386
I/NT
09/07/15
26
X10CrMoVNb9-1
X20CrMoV11-1
1.4903
1.4922
NT
NT
N= Normalizado; NT= Normalizado+Revenido;
QT= Templado+Revenido; I= Recocido Isotérmico.
Volumen de Ensayos: Para esta clasificación se tienen en cuenta asimismo
dos categorías de ensayo distintas: CAT. 1 y CAT. 2.
Los tubos de acero no aleado deben inspeccionarse y ensayarse conforme a
la categoría de ensayo 1 o a la categoría de ensayo 2, tal y como se
especifique en el momento de solicitar la oferta y hacer el pedido.
Los tubos de acero aleado deben inspeccionarse conforme a la categoría de
ensayo 2.
TABLA 4.3.1- VII “Volumen de Ensayos”
CATEG. ENSAYO 1
CATEG. ENSAYO 2
OBLIGAT.
OPCIONAL
OBLIGAT.
OPCIONAL
X
X
-
X
X
-
X
-
X
-
X
-
X
-
X
X
X
-
X
X
X
-
-
X
-
X
X
-
X
-
-
X
-
X
-
X
-
X
X
-
X
-
-
X
X
-
X
X
X
Análisis de colada
E. de tracción a tª amb.
E. de aplastamiento
(Flattenig test)
E. de Abocardado
(Flaring test)
P. Hidrostática
C. Dimensional
Insp. Visual
Medición
especial
de
espesores
choque a 20ºC (Grupo A)
choque (Grupo B)
choque a -10ºC (No
aleados)
Ident. de material
(Aceros aleados)
END (Defectos Transvers.)
END (Defectos Lamin.)
Con respecto a este
aspecto dimensional la presente Norma establece hasta cinco maneras
distintas de evaluar las tolerancias dimensionales de los tubos en función de
que los pedidos se realicen de una u otra forma, la cual depende de las
necesidades del diseñador y en mayor caso del fabricante al que le puede
interesar en dependencia del tipo de proceso a llevar a cabo, alguna de las
variantes expuestas:
09/07/15
27
a).-Tolerancias sobre diámetro exterior y espesor
b).-Idem sobre Diámetro interior y espesor
c).- Idem sobre diámetro exterior y espesor mínimo
d).-Idem sobre diámetro interior y espesor mínimo
e).-Idem sobre diámetro exterior y espesor para tubos acabados en frío bajo
pedido
En nuestro caso abordaremos los casos que según muestra la experiencia se han destacado
como mas usuales en el ámbito que nos ocupa, a saber: Casos c) y e)
Caso c):
TABLA 4.3.1-VIII “Tolerancias Dimensionales sobre D.ext. y E.mín”
Tolerancias sobre Tmín para una relación Tmín/D
sobre
EXTERIOR
> 0,02
> 0,04
“D”
Diámetro
≤ 0,02
> 0,09
(mm)
≤
0,04
≤ 0,09
“D”
+28% ; 0%
El mayor
D ≤ 219,1
El mayor de estos valores
+0,8 mm; 0 mm.
± 1%
ó ±0,5 mm +50%; 0% +35% ; 0% +28% ; 0% + 22% a ; 0%
D > 219,1
a
Para diámetros exteriores D ≥ 355,6 mm esta permitido sobrepasar localemente el espesor máximo en un valor que no
Caso e):
TABLA 4.3.1-IX “Tolerancias Dimensionales sobre D.ext. y Esp. Elab. frío”
DIAMENTRO EXTERIOR
“D”
(mm)
Tolerancias sobre T
± 0,5% ó ± 0,3 mm
± 10% ó ± 0,2 mm.
TABLA 4.3.1-X “Tolerancias de longitud”
Longitud “L”
+10
L ≤ 6000
-0
+15
6000 < L ≤ 12000
-0
+ Por acuerdo
L > 12000
-0
09/07/15
28
•
EN 10216-3: Tubos de acero aleado de grano fino
NOTA: Se considera bajo esta denominación el acero aleado con un tamaño de grano
ferrítico inferior o igual a 6 según la EN ISO 643:2013
Designación: La clasificación de tubos que este apartado de la Norma
considera son:
TABLA 4.3.1-XI “Clasificación”
Designación
Tratamiento
Térmico
de
Simbólica
Numérica
Suministro
P275 NL1
1.0488
N
P275 NL2
1.1104
N
P355 N
1.0562
N
P355 NH
1.0565
N
P355 NL1
1.0566
N
P355 NL2
1.1106
N
P460 N
1.8905
N
P460 NL
1.8935
N
P460 NL1
1.8915
N
P460 NL2
1.8918
N
P620 Q
1.8876
QT
P620 QH
1.8877
QT
P620 QL
1.8890
QT
P690 Q
1.8879
QT
P690 QH
1.8880
QT
P690 QL1
1.8881
QT
P690 QL2
1.8888
QT
Esta norma ampara acero de cuatro calidades:
La calidad básica (P……N,Q )
La calidad a temperatura elevada (P….NH, QH)
La calidad a baja temperatura (P……..NL,NL1, QL)
La calidad especial a baja temperatura (P….NL2,QL2)
De acuerdo con el sistema de clasificación de la Norma EN 10020 los aceros P275
NL1, P355NH Y 235 NL1 son considerados aceros de calidad aleados, el resto como
aceros aleados especiales.
Volumen de Ensayos: Para esta clasificación se tienen en cuenta asimismo
dos categorías de ensayo distintas: CAT. 1 y CAT. 2
Los tubos deben inspeccionarse y ensayarse conforme la categoría de ensayo 1 o 2
según se especifique en el pedido, excepto los tipos P620 Y P690 que lo harán
conforme a la categoría de ensayo 2.
09/07/15
29
TABLA 4.3.1- XII “Volumen de Ensayos”
CATEG. ENSAYO 1
CATEG. ENSAYO 2
OBLIGAT.
OPCIONAL
OBLIGAT.
OPCIONAL
X
X
-
X
X
-
X
-
X
-
-
X
X
-
X
-
X
-
X
-
X
-
X
X
X
-
X
X
X
-
-
X
-
X
X
-
X
-
-
X
-
X
X
-
X
X
X
-
X
X
X
Análisis de colada
E. de tracción a tª elevada
(Tipos QH)
(Tipos NH, NL,QL)
E. de aplastamiento
(Flattenig test) o
Expansión de anillo
E. de Abocardado
(Flaring test) o
P. Hidrostática
C. Dimensional
Insp. Visual
Medición
especial
de
espesores
choque
choque a Tª diferente a la
de ensayo obligatorio.
Ident. de material
09/07/15
30
Idénticas alternativas y
tolerancias que las expuestas anteriormente para el caso de “Aceros no
aleados y aleados con características especificadas de Tª elevada”, excepto:
TABLA 4.3.1-XIII “Tolerancias de longitud”
Longitud “L”
+10
2000 < L ≤ 6000
-0
+15
6000 < L ≤ 12000
-0
+ Por acuerdo
L > 12000
-0
•
EN 10216-4: Tubos de acero aleado y no aleado con características especificadas a
baja temperatura.
Designación: Tubos con características de alta tenacidad para trabajo a bajas
temperaturas y recipientes criogénicos.
La clasificación de tubos que este apartado de la Norma considera son:
TABLA 4.3.1-XIV “Clasificación”
Designación
Tratamiento
Térmico
de
Simbólica
Numérica
Suministro
P215 NL
1.0451
N
P255 QL
1.0452
QT
P265 NL
1.0453
N
26CrMo4-2
1.7219
QT
11MnNi5-3
1.6212
N
13MnNi6-3
1.6217
N
12Ni14
1.5637
NT/QT
X12Ni5
1.5680
N
X10Ni9
1.5682
N/NT/QT
La designación simbólica de los aceros no aleados se compone de:
-La letra mayúscula P para aplicaciones a presión
-El valor numérico indica el límite elástico mínimo a temperatura ambiente en
MPa
-El símbolo del tratamiento térmico para el acero en cuestión
-El símbolo L que indica para baja temperatura
La designación simbólica de los aceros aleados se compone de la composición y del
símbolo del tratamiento térmico, cuando estén especificados
09/07/15
31
Volumen de Ensayos: Para esta clasificación se tienen también en cuenta
Los tubos de acero no aleado deben inspeccionarse y ensayarse conforme a
la categoría de ensayo 1 o a la categoría de ensayo 2, tal y como se
especifique en el momento de solicitar la oferta y hacer el pedido.
Los tubos de acero aleado deben inspeccionarse conforme a la categoría de
ensayo 2.
TABLA 4.3.1- XV “Volumen de Ensayos”
CATEG. ENSAYO 2
CATEG. ENSAYO 1
OBLIGAT.
OPCIONAL
OBLIGAT.
OPCIONAL
X
X
-
X
X
-
X
-
X
-
X
-
X
-
X
-
X
-
X
X
X
-
X
X
X
-
-
X
-
X
X
-
X
-
X
-
X
-
-
X
X
-
X
X
X
Análisis de colada
E. Charpy a baja
temperatura.
E. de aplastamiento
(Flattenig test) o
E. de Abocardado
(Flaring test) o
P. Hidrostática
C. Dimensional
Insp. Visual
Medición
especial
de
espesores
Ensayo Charpy
Identificación del material
(Aceros aleados)
Tolerancias Dimensionales (Diámetro/Espesor): La presente clasificación
bajo esta Norma EN 10216-4, a diferencia de las anteriores, solo contempla
la posibilidad de pedido bajo las variantes de:
a).-Tolerancias sobre diámetro exterior y espesor de pared
e).-Idem sobre diámetro exterior y espesor para tubos acabados en frío bajo
pedido
09/07/15
32
Siendo sus Tolerancias las que se muestran en las siguientes Tablas:
Caso a):
TABLA 4.3.1-XVI “Tolerancias Dimensionales sobre D.ext. y Espesor”
Tolerancias sobre Tmín para una relación Tmín/D
sobre
EXTERIOR
> 0,025
> 0,050
“D”
Diámetro
≤ 0,025
> 0,10
(mm)
≤ 0,050
≤ 0,10
“D”
D ≤ 219,1
D > 219,1
El mayor
± 1%
ó ±0,5 mm
±12,5 % ó ± 0,4 mm.
±20%
±15%
±12,5%
±10%
a
Para diámetros exteriores D ≥ 355,6 mm esta permitido sobrepasar localemente el espesor máximo en un valor que no
Caso e):
TABLA 4.3.1-XVII “Tolerancias Dimensionales sobre D.ext. y Esp. Elab. frío”
DIAMENTRO EXTERIOR
“D”
(mm)
Tolerancias sobre T
± 0,5% ó ± 0,3 mm
± 10% ó ± 0,2 mm.
TABLA 4.3.1-XVIII “Tolerancias de longitud”
Longitud “L”
+10
L ≤ 6000
-0
+15
6000 < L ≤ 12000
-0
+ Por acuerdo
L > 12000
-0
•
EN 10216-5: Tubos de acero Inoxidable
Designación: Tubos de acero inoxidable austenítico resistente a la corrosión
o la fluencia en caliente (Creep) y aceros “Duplex” austeno-ferríticos.
La clasificación de tubos que esta Norma considera son:
09/07/15
33
TABLA 4.3.1-XIX “Clasificación de los aceros inoxidables
austeníticos resistentes a la corrosión”
Tratamiento
Designación
Térmico
de
Simbólica
Numérica
Suministro
X2CrNi18-9
X2CrNi19-11
X2CrNiN18-10
X5CrNi18-10
X6CrNiTi18-10
X6CrNiNb18-10
X1CrNi25-21
X2CrNiMo17-12-2
X5CrNiMo17-12-2
X1CrNiMoN25-22-2
X6CrNiMoTi17-12-2
X6CrNiMoNb17-12-2
X2CrNiMoN17-13-3
X3CrNiMo17-13-3
X2CrNiMo18-14-3
X2CrNiMoN17-13-5
X1NiCrMoCu31-27-4
XNiCrMoCu25-20-5
X1CrNiMoCuN20-18-7
X1NiCrMoCuN25-20-7
X2NiCrAlTi32-20
1.4307
1.4306
1.4311
1.4301
1.4541
1.4550
1.4335
1.4404
1.4401
1.4466
1.4571
1.4580
1.4429
1.4436
1.4435
1.4439
1.4563
1.4539
1.4547
1.4529
1.4558
T.T. Solubilización
“
“
“
“
“
“
“
“
“
“
“
“
“
“
“
“
“
“
“
“
T.T. Solubilización : TT a 950-1150ºC, dependiendo del tipo de acero, seguido de
enfriamiento rápido en agua a tª ambiente.
09/07/15
34
TABLA 4.3.1-XX “Clasificación de los aceros inoxidables
austeníticos resistentes a la fluencia (creep)”
Designación
Simbólica
Numérica
X6rNi18-10
X7CNiTi18-10
X7CrNiNb18-10
X6CrNiTiB18-10
X6CrNiMo17-13-2
X5NiCrAlTi31-20
X8NiCrAlTi32-21
X3CrNiMoBN17-13-3
X8CrNiNb16-13
X8CrNiMoVNb16-13
X8CrNiMoNb16-16
X10CrNiMoMnNbVB15-10 1
1.4948
1.4940
1.4912
1.4941
1.4918
1.4958
1.4959
1.4910
1.4961
1.4988
1.4981
1.4982
Tratamiento
Térmico
de
Suministro
“
“
“
“
“
“
“
“
“
“
“
TABLA 4.3.1-XXI “Clasificación de los aceros inoxidables
austenítico-ferríticos (Duplex)”
Designación
Tratamiento
Térmico
de
Simbólica
Numérica
Suministro
X2CrNiMoN22-5-3
1.4462
X2CrNiMoSi18-5-3
1.4424
“
X2CrNiN23-4
1.4362
“
X2CrNiMoN25-7-4
1.4410
“
X2CrNiMoCuN25-6-3
1.4507
“
X2CrNiMoCuWN25-7-4
1.4501
“
09/07/15
35
Volumen de Ensayos: Para esta clasificación se tienen también en cuenta
TABLA 4.3.1- XXII “Volumen de Ensayos”
CATEG. ENSAYO 2
CATEG. ENSAYO 1
OBLIGAT.
OPCIONAL
OBLIGAT.
OPCIONAL
X
X
-
X
X
X
-
X
X
-
X
-
X
-
X
-
X
X
X
-
X
X
X
-
-
X
-
X
X
-
X
-
X
-
X
-
-
-
X
-
-
-
-
X
X
-
-
-
X
-
X
-
X
-
X
-
X
-
X
-
X
Análisis de colada
E. de aplastamiento
(Flattenig test) o
E. de Abocardado
(Flaring test) o
P. Hidrostática
C. Dimensional
Insp. Visual
Medición
especial
de
espesores
Ensayo Charpy a Tª amb.
Identificación del material
(Aceros aleados)
para D>101,6 y T>5,6
para D≤101,6 y T≥5,6
Ensayo Charpy a baja
temperatura
Ensayo
de
corrosión
intergranular
Tolerancias Dimensionales (Diámetro/Espesor): La presente clasificación
bajo esta Norma EN 10216-5 depende de la elaboración del tubo ya sea en
caliente o en frío. Las Tolerancias en dependencia de esta característica se
resumen en las siguientes tablas:
a).-Tolerancias sobre diámetro exterior y espesor de pared para acabado en
caliente
b).-Ídem sobre diámetro exterior y espesor para tubos acabados en frío
09/07/15
36
Caso a):
TABLA 4.3.1-XXIII “Tolerancias Dimensionales ACABADO EN CALIENTE”
Diámetro ext.
Tolerancia sobre D
Tolerancia sobre T
D
Desviaciones
Desviaciones
Tolerancia
Tolerancia
mm
Tipo
Tipo
permisibles
permisibles
El mayor de
T1
± 15% ó ± 0,6 mm.
El mayor de
30≤D≤219,1
D1
± 1% ó ± 0,5 mm.
El mayor de
T2
± 12,5% ó ± 0,4 mm.
+22,5%
-15%
El mayor de
El mayor de
219,1≤D≤610
D2
T1
± 1,5% ó ± 0,75 mm
± 15% ó ± 0,6 mm.
El mayor de
T2
± 12,5% ó ± 0,4 mm.
Caso b):
TABLA 4.3.1-XXIV “Tolerancias Dimensionales ACABADO EN FRIO”
Tolerancias sobre D ≤ 219,1
Tolerancia
Tipo
D3
D4
Desviaciones
permisibles
El mayor de
± 0,75% ó ± 0,3
mm
El mayor de
± 0,5% ó ± 0,1
mm
Tolerancias sobre T
Tolerancia
Tipo
Desviaciones permisibles
T3
El mayor de
± 10% ó ± 0,2 mm
T4
El mayor de
± 7,5% ó ± 0,15 mm
Las clases de tolerancia D1 D4 y T1 a T4 están extraídas de la norma EN ISO 1127
TABLA 4.3.1-XXV “Tolerancias de longitud”
Longitud “L”
+5
L ≤ 6000
-0
+10
6000 < L ≤ 12000
-0
+ Por acuerdo
L > 12000
-0
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37
5. MATERIALES.- CAMPO DE APLICACIÓN
El motivo por el cual, los distintos tipos y clases de materiales se agrupan bajo una misma
especificación, en el sentido mas concreto de una clasificación o en diferentes especificaciones dentro
de un mismo código; obedece ni mas ni menos que a la capacidad o aptitud que los distintos tipos
clasificados tienen para comportarse con mayor o menor garantía dentro de unas condiciones de
presión y temperatura variables, de la misma forma que sometidos a la acción de agentes corrosivos en
el seno de un determinado entorno.
Esta aptitud, es la que comporta su adaptación a las distintas condiciones que pueden darse en
Calderas, Equipos a presión o Aparatos destinados a la transferencia de calor. Son precisamente, entre
otras, las circunstancias relacionadas con su Estado de Suministro, su Composición Química y
Propiedades Mecánicas las que delimitan esta capacidad.
En el campo relacionado con el estado de suministro, ya abordado anteriormente en el Cap. 4,
podemos distinguir como variables para su adaptación al medio, tanto: El tipo de elaboración,
(Estirado en frío, laminado en caliente, soldado por resistencia o fusión, forjado; etc…), como el tipo
de tratamiento térmico conferido (Recocido, Normalizado, Revenido, Isotérmico, Solubilización,
etc,…). Aunque estas características quedan mas bien dirigidas a aspectos mecánicos constructivos y
de resistencia parcial a la corrosión que a condiciones de presión y temperatura.
Concretamente son los elementos aleantes, igualmente descritos en el capítulo anterior
(Cap.4), en el apartado correspondiente a la composición química, los que determinan, en función de
su naturaleza y proporción, su aptitud frente a condiciones dadas de presión, temperatura y
resistencia a la corrosión.
A continuación se describen someramente los efectos que los elementos químico aleantes
ejercen sobre los materiales más usuales en torno a los que gira el objeto de este trabajo:
Carbono (C) :
Elemento principal de los aceros. Su concentración determina la forma
alotrópica (constituyentes) de su estructura, lo que le confiere en mayor
o menor grado según
aquellas, propiedades de Resistencia a la
deformación permanente, ductilidad, tenacidad y Dureza. Su proporción
conjuntamente con la de otros elementos juega un papel fundamental en
su soldabilidad. (Ver Soldabilidad en “Aspectos relacionados con su
transformación”) Cáp. 6
Manganeso (Mn): Elemento adicionado en los aceros, representa al igual que el carbono un
potenciador como medio alternativo a expensas de aquél, a favor de la
mejora de la resistencia y de la dureza. Se adiciona a fin aumentar la
resistencia sacrificando la aportación de carbono que perjudica la
soldabilidad. Su adición se relaciona asimismo con su capacidad
antioxidante y de afinidad por el azufre con el cual forma sulfuros que si
no son adecuadamente segregados durante la colada pueden producir
inclusiones de estos compuestos, indeseables de todo punto, para los
servicios descritos. Aumenta la resiliencia a baja temperatura en los
aceros ferríticos.
Silicio (Si):
Elemento desoxidante de los aceros
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38
Aluminio (Al):
Fósforo (P):
Elemento afinador de grano, ventaja relacionada con la mejora de la
tenacidad (alta resiliencia) de los aceros estructurales y destinados a uso
a bajas temperaturas.
Elemento residual no deseable proveniente de la chatarra. Su proporción
ha de ser controlada.
Azufre (S):
Igual que el Fósforo, su proporción debe controlarse.
Cromo (Cr):
Elemento que adecuadamente adicionado produce una resistencia a la
corrosión, por formación de una capa resistente de un óxido de cromo.
Dependiendo de su composición, un porcentaje superior al 12% ,
confiere propiedades de Inoxidable a los aceros. Por debajo de esta
proporción su resistencia a la corrosión es asimismo importante a
temperaturas altas, aunque sin características de inoxidabilidad.
Igualmente presenta resistencia a la termo fluencia aunque menos
acusada que el Molibdeno.
Molibdeno (Mo):
Elemento adicionado que mejora la resistencia a la “Fluencia en
Caliente” ó “ Límite Creep”, fenómeno por el cual el acero experimenta
un alargamiento progresivo durante su vida en servicio cuando se encuentra
sometido a temperaturas elevadas incluso cuando las condiciones de
tensión sean relativamente bajas. Junto con el cromo, y en detrimento
del carbono, se añade en cantidades que oscilan entre un 0,5-1% para el
Mo y un 0,5-9% para aquél en aceros resistentes a la termo fluencia, que
prácticamente son los que aplican en mayor grado a los elementos
tubulares destinados a Calderas y Equipos implicados en la transferencia
de calor.
Elemento adicionado, en proporciones entre el 8% y10%, de carácter
gammágeno,-–potenciador del constituyente Austenita (Fase γ)-- a la
cual estabiliza incluso a temperatura ambiente en los aceros inoxidables
austeníticos; los cuales además de ser resistentes a la corrosión en
caliente y a la termo fluencia, presentan una extraordinaria
tenacidad debido a la presencia de la fase Austenita.
Igualmente y a causa de la acusada tenacidad que confiere en la matriz
ferrítica es un elemento determinante en la elaboración de aceros al
Níquel para usos a baja temperaturas –Ej. Aceros criogénicos (0º á -273ºC).
Níquel (Ni):
Titanio (Ti):
Más afín que el Cromo en cuanto a capacidad para la formación de
Carburos de Titanio, por ello impiden a sus expensas la formación de
Carburos de Cromo, durante el intervalo de sensibilización, (450ºC-800ºC)
en los límites del grano de los aceros austeníticos inoxidables conservando
las características de resistencia a la corrosión intercristalina en estos
aceros.
Niobio (Nb):
Propiedades similares al Titanio.
En USA se denomina frecuentemente Columbium (Cb)
Vanadio (V):
Afinamiento del grano ferrítico. Mayor tenacidad a altas y bajas
temperaturas.
Cobre (Cu):
Resistencia a la oxidación en caliente en materiales a la intemperie.
(Precalentadores de aire de Calderas—Ej.: Ac. CORTEN)
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39
5.1 EQUIVALENCIAS DE MATERIALES / ENTORNOS DE APLICACIÓN
Tras las descripciones anteriores correspondientes al Capítulo 4 (Normativa) y lo expuesto
hasta el momento en el Capitulo 5 (Aplicaciones), se aborda a continuación uno de los aspectos mas
interesantes relacionados con lo anterior y que suele representar un compromiso diario a solventar
por los profesionales dedicados al diseño y/o fabricación de componentes tubulares de equipos
sometidos a condiciones especiales de presión y temperatura.
Este compromiso estriba en la necesidad y posibilidad de conocer de manera rápida y concisa
y en algunos casos aproximada, -- por desgracia debido al escaso consenso entre las Naciones
armonizadoras de la Normativa,-- las equivalencias mas usuales entre los materiales pertenecientes a
Códigos y Normas de distintas procedencias.
Del mismo modo es igualmente interesante conocer para qué intervalos de Presión y
Temperatura se ha diseñado un determinado material y para qué entorno corrosivo de servicio es
propicio.
NOTA: (1).- Para la compresión de las tablas del ANEXO I se definen a continuación los
distintos intervalos de aplicación expresados en la columna correspondiente al entorno de servicio.
TABLA 5.1-I
DESCRIPCION
MINIMA
MAXIMA
TEMPERATURAS CRIOGENICAS:
-255ºC
-100ºC
BAJAS TEMPERATURAS
-100ºC
0ºC
0ºC
+415ºC
+415ºC
+815ºC
TEMPERATURAS INTERMEDIAS
TEMPERATURAS ALTAS
O ELEVADAS
En general, tomando como muestra algunos tipos de material clasificados según ASTM y
para el caso de entornos “no corrosivos”, los tipos de materiales elegidos en dependencia de los
rangos de Temperatura de servicio dados son:
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TABLA 5.1-II
Bajas Temperaturas
Criogénico
TEMPERATURA
DE SERVICIO
(ºC)
-255ºC : 195ºC
-195ºC : 100ºC
Temperaturas Intermedias
TUBO COLECTOR
(Pipe)
SA213
TP304, 304L, 347
SA213
TP304, 304L, 316,
316L
SA 334 Gr8
SA312 Tipos: 304,
304L, 347
SA312 Tipos: 304,
304L, 316, 316L
SA333 Gr8; SA671
-100ºC : -60ºC
SA334 Gr 3
SA333 Gr 3
-60ºC : -45ºC
SA334 Gr 3, Gr 7, Gr 9
SA333 Gr 3, Gr 7, Gr 9
-45ºC : -30ºC
SA 333 Gr 1, Gr 6
SA 333 Gr 1, Gr 6
-30ºC : -15ºC
-15ºC : 0ºC
Temperaturas Elevadas
TUBO CALDERA
(Tube)
SA334 Gr 1, Gr 6,
SA179 (s/Charpy)
SA53 (S)
SA106 (s/Charpy)
0ºC : +15ºC
SA179 (s/Charpy)
SA 210 A1
SA 210 C
SA53 (S)
SA106
SA335 P1
+15ºC :
+415ºC
< 510ºC
SA178A,C,D,SA192
+415ºC :
+470ºC
SA210 A1, C
SA192
SA209 T1, T1a, T1b
+470ªC :
+540ºC
< 552ºC
+540ºC :
+595ºC
SA213 T11
SA213 T12
SA335 P1
SA524 Gr I y II
SA335 P11
SA335 P12
SA213 T2
SA335 P22
SA213 T21, T22, T5,
T9
SA335 P21
SA335 P5, P9
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SA312 Tipos:
304L,316L
321L,347L
< 538ºC
Altas
<649ºC
<760ºC
SA213 T91, (T23)
SA335 P91, (P23)
SA213
TP304H,316H,
321H,347H
SA312 Tipos:
304H,316H
321H,347H
Tª. Altas
<800ºC
+815ºC
SA213
TP309,310,321,347
SA312
TP309,310,321,347
< +950ºC
800H(INCOLOY)
800H(INCOLOY)
(S): Sin Soldadura
(*): Aun no validados para su inclusión en Especificacion SA213 ni SA335 de ASME II Pte A
Por lo general, estas gamas de temperatura, justifican y explican la existencia de los distintos
elementos que intervienen en una caldera de recuperación o generador de vapor.
Esto es, las distintas etapas por las que circula el fluido, ya sea agua o vapor húmedo o saturado, se
clasifican según el rango de temperaturas y presión y según ligeras diferencias debidas al diseño, en los
siguientes componentes basándonos para ello en un orden ascendente de menor a mayor temperatura:
Paredes de agua del hogar:
Haz tubular:
Tubos alimentación:
Economizadores:
Recalentadores:
Sobrecalentadores:
Hornos de proceso (Refinerías)
Tubos de Torres de destilación
(Refinerías, Químicas…):
Ac. carbono (bajo carbono) (0,15 máx.)
Ac. carbono ( “
“
) (0,15 max.)
Ac. Carbono (Medio carbono) ( 0,25 máx.)
Ac. carbono, C-0,5%Mo
C-0,5%Mo, C-1,25%Cr-0,5%Mo
C-1,25%Cr-0,5%Mo, C-2,25%Cr-1%Mo, Inox. Aust.
C-5%Cr-1%Mo, C-9%Cr1%Mo, Austen. Estab. (Ti, Nb)
Incoloy, Hastelloy…
En el ANEXO I se exponen una serie de Tablas destinadas a este uso, centrando su
equivalencia e intervalos de aplicación entre Normas de amplia divulgación como son ASTM/ASME
y DIN/EN.
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6. ASPECTOS RELACIONADOS CON LA TRANSFORMACIÓN
Una vez dejado atrás todo lo concerniente a la aplicación de las distintas clases de tubo
atendiendo a sus variables: Elaboración, Estructura y Composición en los entornos de presión
y temperatura previstos; es hora ya de abordar los aspectos mas usuales que conducen a la
transformación física, --en cuanto a procesos y parámetros de fabricación se refiere,--del tubo
original hasta su definitiva ubicación en los diversos elementos que se integran en los sistemas
de transferencia de calor a los que nos venimos refiriendo a lo largo de todos estos capítulos.
Todos estos procesos intermedios de transformación a los que se somete el tubo, vienen
lógicamente delimitados en gran parte, por las condiciones ambientales y termodinámicas a las
que este estará expuesto durante su vida en servicio. Esto es, los procesos de producción han de
tener en cuenta para su aplicación, las estructuras metalúrgicas, mecánicas y de dimensiones
finales que deben permanecer en el tubo transformado para garantizar su máxima resistencia y
durabilidad frente a ciclos térmicos recurrentes.(Resistencia a la fluencia).
En general y salvo procesos que por su especial aplicación merecen un tratamiento
segregado de lo que a este prontuario le interesa, podemos enumerar entre los mas frecuentes:
Curvado y prensado o Conformado en general
Soldadura
Procesos Térmicos
Controles, Ensayos y Pruebas durante la fabricación
Preservación
6.1 CURVADO / PRENSADO/CONFORMADO EN GENERAL
Las operaciones que se describen a continuación son procesos que se abordan
normalmente en primer lugar del proceso productivo y que por circunstancias de índole
geométrica y dimensional, llevan aparejados aspectos de deformación plástica, ya sea en frío o
en caliente, que conducen en casi la totalidad de los casos a alteraciones estructurales y
mecánicas que a no ser que sean razonablemente controladas o recuperadas posteriormente,
pudieran provocar fallos a medio o largo plazo durante la puesta en funcionamiento de la
instalación.
Una sucinta descripción de estos procesos es la siguiente:
Curvado: Operación mediante la cual se dobla el tubo a lo largo de su generatriz exterior
(extradós) e interior (intradós) en función de un determinado radio y ángulo de curvado.
Prensado: Ocasionalmente es una operación a la que se recurre cuando el proceso de
curvado se hace imposible de realizar en su totalidad en una sola etapa. En realidad el
prensado va precedido de un precurvado a un ángulo próximo al definitivo, finalizándose
éste mediante un cerrado y estampado en caliente en prensa vertical.
Conformado: Es en general cualquier proceso, ya sea en caliente o en frío, tendente a
fabricar un elemento que no ha quedado totalmente definido mediante uno o ambos
procesos anteriores. En este apartado entraría a formar parte también cualquier operación
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de corrección de piezas que han resultado fuera de tolerancia durante un proceso previo
de curvado.
Los parámetros a definir y/o a controlar posteriormente para una correcta ejecución
de los casos anteriores son:
6.1.1.- Ovalización Interior y exterior:
Es fácil presuponer que el curvado de cualquier tubo produce en sendos diámetros
opuestos y en ambas direcciones perpendiculares a su eje de curvado, un aumento y
disminución de ambos que provoca una deformación transversal tanto mas acentuada a medida
que nos acercamos a la sección mas deformada del tramo curvado, la cual habitualmente
coincide con la zona de salida del tubo desde la horma de la curvadora.
Al ser la ovalización una circunstancia inherente al proceso de curvado, se hace necesario
controlar y limitar su efecto en las curvas, recurriendo habitualmente a situar este límite en
torno al 5%-12% para los tubos curvados en una única operación continua y, entre 5%-18%
para aquellos tubos de diámetro exterior nominal inferior a 80 mm que se curvan en operación
doble ,es decir prensado en caliente tras una operación inicial de curvado y después tratado
térmicamente , calculado de la siguiente manera:
% Ov. =
φmáx − φmín
x 100
φmáx + φmín
2
En ocasiones, alternativamente, se opta por delimitar el diámetro útil interior a fin de
garantizar un área de flujo mínima que evite una excesiva pérdida de carga. En estos casos se
someten las curvas a un control denominado “Paso de Bola” mediante el cual se prevé un
diámetro de bola mínimo que debe circular sin impedimento por el interior de las curvas
impulsada desde uno de sus extremos por aire a presión.
El diámetro de la bola de paso puede calcularse de dos formas diferentes según
especificaciones provenientes de distintos orígenes:
- Estipulando un porcentaje máximo del área interior real.
Ej.: 0,80 x Sinterior
- Aplicando las recomendaciones de la Normativa Alemana VGB-Directives, de amplia
difusión entre los fabricantes de elementos tubulares, mediante la cual se calcula el
Diámetro de bola de paso según la siguiente expresión:
φbola = φ int − N
Siendo N (mm) el valor que se deriva de la aplicación de la siguiente Tabla en función
del Diámetro exterior (D) y Radio de curvado (R) .
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D
(mm)
20 – 29
30 – 39
40 – 49
PASO DE BOLA “Cálculo de N (mm)”
R/D
0,5 – 1,0
1,0 – 1,5
1,5 – 2,0
5
6
5,5
6
7
6,5
7
8
7,5
> 2,0
4
5
6
(1) NOTA:
El control de “paso de bola” se aplica además para detectar descuelgues o excesos de penetración de raíz
en uniones por soldadura a tope, siendo además esta la verdadera aplicación para la que se concibió el uso
de esta regla.
Igualmente bajo esta misma directiva, se estipula el valor máximo permitido
para la Ovalidad en función del diámetro (D) y del radio de Curvado (R), como el
resultado de aplicar la expresión:
Limites de ovalización para el curvado en una operación única
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%Ovalidad =
20
x 100
R
D
Con una limitación superior de un 12% máximo.
Límites de ovalización para el curvado en una operación doble
6.1.2.- Espesor de las curvas:
Al igual que en el caso de la Ovalidad pero con mayor preocupación si cabe, se
plantea como principal reto entre los curvadores de elementos tubulares, la consecución
de una progresiva reducción en la disminución del espesor en el extradós (Generatriz
exterior) de las curvas a costa de una recíproca acumulación de espesor en el intradós
(Generatriz interior). Aunque en ocasiones las especificaciones ponderan un determinado
valor máximo para el aumento de espesor en el intradós a causa de la compresión del
material, no cabe duda, que el control de la disminución del espesor se hace mucho mas
exigente y necesario a la hora de pensar en una mayor permanencia del tubo frente a
fenómenos de desgaste por abrasión externa o por corrosión cualquiera que sea el origen
de ésta.
Como cabe suponer, una de las causas determinantes que dan lugar a
interpretaciones distintas y con frecuencia a puntos de litigio y/o de concesiones
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posteriores entre usuarios y fabricantes se deben al compromiso a la hora de elegir entre
la decisión del tipo de elaboración del tubo—frío o caliente-- y la variación en cuanto a
las Tolerancias de espesor que caben esperarse, en dependencia, a parte de la
correspondiente al propio acabado del tubo, a la de la elección de éste bajo una
determinada Norma factores éstos, ya bien conocidos tras lo expuesto en el Capitulo 3
“MATERIALES, ESTADO DE SUMINISTRO” en los correspondientes apartados:
“Tolerancias Dimensionales”.
Al objeto de controlar este importante factor, se aplican con frecuencia criterios más o
menos similares en cuanto a resultados pero distintos en cuanto a las expresiones que
sustentan sus especificaciones:
-Criterio de limitación de la reducción de espesor en el intradós
Estipulación de una cantidad o porcentaje máximo de reducción de pared del
tubo. Habitualmente entre un 8 y un 12% de reducción frente al Espesor nominal
teórico. (Especificaciones particulares de Industrias Eléctricas, Refinerías,
Químicas, etc…)
-Criterio de ANSI/ASME B31.1
Se basa en un método preventivo que consiste en proponer un valor superior
recomendado que absorba las pérdidas de espesor que se obtendrán en el extradós
tras el curvado. La siguiente Tabla 102.4.5, extraída de la Norma anterior fija estos
valores preventivos, calculados a partir del espesor medio nominal, frente a los
Radios de Curvado tipo que van desde 3 á 6 veces el Diámetro. De esta forma nos
vemos limitados a que los radios menores de 3D, en cuyo intervalo (0,5D-3D) se
presentan los mayores problemas de pérdidas de espesor, no están considerados.
Tabla 102.4.5 de ANSI/ASME B31.1
Espesor mínimo antes de curvar
RADIO DE CURVADO
≥ 6D
1,06 t
>5D
1,08 t
>4D
1,14 t
>3D
1,25 t
Siendo D el diámetro del tubo y t el espesor.
El inconveniente de esta tabla, y lo que delata lo forzado de su aplicación, es
la circunstancia de que está concebida para el curvado de tubos bajo Norma ASME
SA-530, la cual está basada en criterios de Espesor medio (AWT) y Diámetro
Nominal ( no diámetro exterior en mm.)
-Criterio de VGB-Directives
-
Esta regla, quizá la de mas amplia difusión en el entorno de trabajo de los
transformadores de tuberías de caldera y de equipos a presión y que va cediendo
terreno progresivamente en favor de su transformación e integración con algunos
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retoques en la EURONORMA EN 19252-5 que luego abordaremos, se basa en el
cálculo de un espesor mínimo límite por debajo del cual no debe encontrarse ningún
elemento tras su curvado. Se parte de los consabidos parámetros Diámetro exterior D
(mm), Radio de Curvado: R (mm) y espesor, ya sea mínimo –MWT-- si se trata de
tubo clasificado bajo esta condición dimensional, o espesor medio –AWT—si se
trata de tubo clasificado bajo este criterio (ASME SA530, DIN 17175, EN s/espesor
de pared, etc…). En este último caso al espesor de partida habría que restarle la
tolerancia inferior, que es como nos lo podemos encontrar en la realidad validado
por la Norma.
Igualmente existe una expresión recíproca para el cálculo del espesor máximo
tolerarable para el intradós de las curvas, aunque este criterio, debido a la propia
circunstancia inherente de aumento de espesor no conlleva más que al riesgo del
exceso de ovalidad interior, cuyo control y tolerancias ya han quedado definidas
anteriormente.
La expresión VGB Directives, que calcula el espesor mínimo
permitido en el extradós tras el curvado viene determinada por:
S − S0
1
=
R
4
S
+2
D
S = Espesor Nominal (MWT o AWT c/Tol.) (mm)
S0 = Espesor mínimo permitido (mm)
R = Radio de curvado (mm)
D = Diámetro exterior (mm)
Fig. 6.1.2
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48
Para el caso particular de curvado en frío, la siguiente gráfica puede utilizarse
acertadamente para dilucidar la posibilidad del curvado.
s = Espesor real medido
R = Radio de curvado
D = Diámetro exterior del tubo
Fig. 6.1.3.
- Criterio de la EURONORMA EN 12952-5:2012
Requisitos para los ensayos dimensionales:
El adelgazamiento (del espesor de la pared) en el extradós de la curvatura, el
espesamiento o recalcado en el interior de la mismo (si se requiere) deben
demostrarse por los siguientes métodos:
-Adelgazamiento del extradós de la curvatura para tubos de diámetro exterior
nominal inferiores o iguales a 142mm
Eext = Eact x
2 R / D + 0,5
2R / D + 1
Donde:
Eext =
Eact =
R=
D=
Espesor mínimo requerido en el extradós tras el curvado
Espesor nominal del tubo suministrado menos la tolerancia negativa
máxima indicada.segun UNE EN 10216-2.
Radio de curvado
Diámetro exterior nominal del tubo.
Cuando el valor medido en el tubo curvado es menor que Eext, debe hacerse
referencia al espesor minimo calculado según la norma EN 12952-3:2011
-Espesamiento o recalcado en el intradós de la curva para tubos de diámetro
exterior nominal superior a 80 y hasta 142mm inclusive
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El espesor en cualquier punto tras el curvado no debe ser inferior al dado según la
siguiente ecuación:
Eint = Eact -x
2 R / D − 0,5
2R / D − 1
Donde:
Eint =
Eact =
R=
D=
Espesor mínimo requerido en el intradós tras el curvado
Espesor nominal del tubo suministrado menos la tolerancia negativa
máxima indicada.
Radio de curvado
Diámetro exterior nominal del tubo.
Como puede deducirse de lo expuesto, existe una variedad de criterios a
aplicar digna de tener en cuenta a la hora de evaluar el espesor residual del tubo tras
su curvado.
Aunque todos convergen en la misma dirección, ha de tenerse en cuenta no
obstante, que incluso ligeras diferencias de décimas de milímetros que caractericen
la aplicación de uno u otro criterio, pueden decidir la elección de una u otra variante
y dar lugar por tanto a discusiones sobre las posibles alternancias, ya que unas
expectativas de producción en las que se involucre una considerable carga para el
proceso de curvado, supondría sin duda que el tonelaje total de tubo a acopiar según
elijamos uno u otro método de evaluación, fuera muy importante.
Es pues esta circunstancia, junto a las mermas producidas por longitudes (largo
de tubos) poco definidas, amén de otras cuyas características se apartan del
fundamento de este manual, los factores cuyo particularizado análisis y previsión,
pueden influir de manera más decisiva en el resultado económico final.
6.2 SOLDADURA
Es fácil suponer que el aspecto más influyente que relaciona el mundo del tubo con
el proceso de unión metalúrgica por fusión mediante arco eléctrico con aportación exterior, es
aquel en que se conjugan cuatro circunstancias bien diferentes:
- Proceso de soldeo propiamente dicho
- Elección del material adecuado
- Parámetros aplicables durante el proceso
- Experiencia y habilidad para ejecutar el proceso.
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6.2.1.- Proceso de soldeo
Los procesos de soldadura por arco eléctrico más usuales entre los
fabricantes de elementos tubulares son:
GTAW ó TIG: (Gaz Tungsten Arc Welding)
Proceso en que el arco eléctrico es generado por un electrodo no fusible
(Tungsteno). El material se aporta manualmente desde el exteriores forma de
alambre o varilla, protegido por una atmósfera inerte, normalmente de argón,
en torno al arco.
SMAW ó Electrodo revestido: (Shielded Metal Arc Welding)
Proceso por el cual el arco es formado entre la pieza y el propio electrodo, que
a su vez suministra el metal de aportación. El baño de fusión se autoprotege
mediante la escoria que aporta el revestimiento que rodea al electrodo.
GMAW o SEMIAUTOMATICO: (Gaz Metal Arc Welding)
Es un proceso mediante el cual el material de aporte en forma de hilo trefilado
en bobina se deposita por el arco generado entre éste y la pieza a través de un
alimentador manipulado por el operador. La protección del baño se lleva a
efecto mediante un flujo de gas que rodea al baño. Según que el tipo de gas
aportado se activo (aporte de elementos al baño de fusión) o inerte (Sólo
protección) se puede subdividir este proceso en:
MAG: (Metal Active Gaz) Utilización de gas activo (Argón + CO2)
aporta elementos o características a la unión soldada.
MIG: (Metal Inert Gaz) Uso de un gas con la única finalidad de la
protección del baño de fusión
FCAW ó HILO TUBULAR: (Flux Cored Arc Welding)
Es un proceso idéntico al anterior GMAW en cuanto a su operatividad. La
diferencia reside en que el metal de aportación, igualmente en hilo trefilado, se
halla hueco en su interior en donde se aloja el flux que aporta elementos
aleantes al baño de fusión. El gas de protección es activo por lo general y
baña al arco de idéntica manera que en el caso anterior.
SAW ó ARCO SUMERGIDO: (Submerged Arc Welding)
El metal se aporta en forma de hilo, y el flux con los elementos aleantes se
añade separadamente fundiéndose conjuntamente con aquél. El arco queda
protegido por el mismo polvo o flux.
No es éste un proceso usual en las uniones de penetración total, aunque
si es ampliamente utilizado al igual que el proceso automatizado GMAW ó
FCAW para el caso de uniones de membranas a tubos constituyentes de
pantallas de hogar en calderas de recuperación.
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6.2.2.- Elección del material adecuado:
Los fabricantes de material de aportación comercializan sus productos
en concordancia química y metalúrgica con los materiales base (Tubos) a los que va
dirigida la unión soldada.
En el caso de los materiales objeto de este trabajo, los materiales de aportación
se presentan clasificados en Códigos y Normas al efecto, siguiendo una sistemática
similar a la de los materiales base, aunque no es nuestra intención entrar en detalle al
escaparse su estudio del fin de este trabajo.
Hay que advertir que debido al potencial riesgo de figuración por difusión del
hidrógeno intersticial, se utilizan comúnmente en este tipo de materiales para servicios
de temperaturas y presiones elevadas, recubrimientos y fluxes de tipo Básico, los
cuales por su alta capacidad de absorción de humedad (Higroscopicidad), han de ser
sometidos a un tratamiento de secado que habitualmente se mantiene en la franja de
250ºC - 300ºC durante 2 ó 3 horas como mínimo. Acto seguido y para evitar su nueva
contaminación por humedad deben introducirse en estufas portátiles aproximadamente
a 80ºC antes de su uso inmediato.
Se muestran a continuación los materiales de aportación mas usuales
empleados en las uniones soldadas de este tipo de elementos, para los procesos de
soldadura comunes, en función de su composición química y atendiendo a la
clasificación AWS /ASME II C, persistente aún hoy como la de mayor difusión
universal.
Tabla 6.2.I
Composición
semicuantitativa
C-Mn
C-½Mo
C-1¼Cr-½Mo
C-2¼Cr-1Mo
C-5Cr-0,5Mo
C-9Cr-1Mo
Inox. Austenítico
GTAW
SMAW
GMAW
ER70S6
ER80SD2
ER80SB2
ER90SB3
ER80S-B6
ER80S-B8
E7018
E7018A1
E8018B2
E9018B3
E8015-B6
E8015-B8
Su homólogo AISI
ER70S6
ER80SD2
ER80SB2
ER90SB3
ER80S-B6
ER80S-B8
ER80SB2L = ER70SB2L (2011)
ER90SB3L = ER80SB3L (2011)
ER80SD2 = ER90SD2 (2011)
E8018B2L = E7018B2L (2011)
E9018B3L= E8018B3L (2011))
Mencionaremos tan sólo que la elección de un determinado metal de
soldadura queda prefijado por su composición similar a la del material base; excepto
en el caso, usual por demás en elementos serpentines de caldera, de uniones de
materiales disimilares, en que quizá, en aras de puras razones económicas, se suela
elegir el metal de aporte con una composición química coherente cuantitativamente
con el menos aleado.
09/07/15
52
En el caso de uniones de materiales austeníticos inoxidables, la elección del
material de aporte se lleva a cabo igualmente escogiendo el material más coherente
químicamente con los correspondientes materiales base. Siendo en el caso de
materiales disimilares, lo mas recomendable, la unión con un contenido limitado en
ferrita en el metal de aporte, en aras de alcanzar un compromiso equilibrado en el
efecto de este constituyente, pues en proporción alta es una fuente de fragilización en
estos aceros por formación de una fase intermetálica de gran dureza, llamada sigma
(σ), mientras que por el contrario en reducidas proporciones contribuye a minimizar
el fenómeno de agrietamiento en caliente que se produce al ser mas solubles en esta
fase que en la austenita los elementos S y P presentes como segregaciones. (Ver
Diagramas de Schaffler-DeLong-WRC).
Si a todo lo anterior unimos el efecto contradictorio que se presenta entre el
alto coeficiente de dilatación térmica, del orden de un 50%, del acero inoxidable
Austenítico frente al acero ferrítico, por contra de una inferior conductividad
térmica, casi un 40%, frente a los ferríticos, hacen que la elección del material de
aportación, al contrario de lo que pudiera esperarse a la vista de su forma austenítica
estable desde altas temperaturas hasta casi los -200ºC, sea sensiblemente compleja.
Por ello, para el caso tanto de similares, disimilares austeníticos, como de
uniones ferrítico-austeníticas y a modo de prontuario sencillo podemos disponer el
siguiente cuadro sistemático.
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53
09/07/15
54
6.2.3.- Parámetros aplicables durante el proceso
Tras haber comentado los diferentes procesos de soldadura habituales para las
uniones de los materiales que nos ocupan junto a las pautas que han de seguirse para la
elección del material adecuado, se hace necesario abordar uno de los aspectos mas
controvertidos y que suelen distinguir y marcar la experiencia entre los fabricantes de
elementos de caldera mas avezados y los menos, ya que el acerbo en este sentido proporciona
uno de los mas valiosos curriculums que avalan la experiencia y “Know-how” en el sector;
Nos referimos a la experiencia en el control y conocimiento de los parámetros de soldeo en las
diferentes técnicas aplicables.
Esta experiencia se viene a plasmar documentalmente en la llamada “Especificación
de Procedimiento de soldadura” “WPS”, formulario donde se concretan las diversas acciones
y parámetros a conservar durante el proceso de soldadura relacionadas fundamentalmente con
la estructura y resistencia de la unión soldada.
Estos valores se estipulan previamente durante la realización de una prueba real de la
unión soldada, al amparo durante su ejecución, del límite impuesto por el Código aplicable
respecto a las variables esenciales que éste determine. La prueba o especificación queda
calificada aceptablemente mediante la realización de los Ensayos Mecánicos y No Destructivos
pertinentes que avalan la idoneidad del proceso. Estos valores quedan registrados
documentalmente en el “Registro de Calificación del procedimiento”-- WPAR ó PQR- y son
archivados y custodiados como experiencia tecnológica por parte del fabricante.
Entre otros, los distintos parámetros que configuran la redacción de un PQR ó
WPAR se pueden agrupar sobre la base de su mayor o menor relevancia en cuanto a su
participación en la calidad de la Unión soldada, como:
Variables esenciales: Son aquellas cuya ausencia o modificación, comportan un
cambio sustancial en las características estructurales y mecánicas de la Unión soldada.
Representan el sello de identidad del protocolo de soldadura (WPS) y cualquier
omisión, adición o alteración conlleva automáticamente a una recalificación mediante
la realización de una nueva prueba (WPAR/PQR)
Las variables esenciales habituales para con los procesos de soldadura usuales son:
- Material base
- Espesor del material base
-Espesor del material aporte
- Material de aportación
- Precalentamiento
-T. Térmico post soldadura (PWHT)
- Gas de protección y/o aporte
- Modo de la Transferencia eléctrica
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(Composición química en aleantes)
(Dentro de rangos determinados)
( “
“
“
)
(Composic. química de aleantes y revest.)
(Omisión ó descenso apreciable)
(Omisión o alteración)
(Cambio en Tipo o Composición mezcla)
(En proceso GMAW, FCAW)
55
Variables Suplementarias: Aquellas cuyo cambio o modificación alteraría
sustancialmente las características de tenacidad de la unión soldada. Es una Variable
de obligado cumplimiento cuando se trata de uniones soldadas en elementos
criogénicos, en el que el valor de la resistencia a la fractura frágil juega un
preponderante papel.
- Subgrupo de material base
-Material de aporte
-Posición de soldeo
-Precalentamiento
-T. Térmico (PWHT)
-Input Térmico
-Técnica
(Cambio menor en composición química)
(Clasificación y diámetro
electrodo>1/4D)
(Cambio de progresión)
(Aumento de más de ≈ 40ºC)
(Alteración en Tª y/o tiempo)
(Cambio Intensidad y/o velocidad)
(Oscilación en GTAW/GMAW/FCAW, y
Multipasadas)
Variables No Esenciales: Son aquellas cuya adición o eliminación no suponen
alteración estructural ó mecánica de la soldadura.
Pueden estas, no obstante y como veremos a continuación, representar una
variable esencial en la calificación de los Operadores de soldadura o Soldadores
- Diseño unión
-Respaldo de soldadura
-Diámetro material base
En los Códigos de Diseño y Fabricación Internacionales, existen secciones
dedicadas a articular los cauces que deben seguirse para cualificar correctamente los
diferentes procedimientos de soldadura.
Código ASME:
Código AD Merkblätter:
EURONORMA:
Sección IX (Welding Procedure)
HP 2/1
UNE EN 15607-2004
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56
6.2.4.- Experiencia y habilidad para ejecutar el proceso.
Desde la misma óptica en que un amplio conocimiento de los procesos de soldadura
y del control de los parámetros que los gobiernan representa una experiencia inestimable en el
conocimiento del mundo de la fabricación de elementos tubulares a presión, no lo es menos el
disponer de un selecto plantel de Operadores de soldadura y Soldadores expertos y cualificados
conocedores del desarrollo para la correcta ejecución de las técnicas que se apliquen.
Con el fin de poder evaluar la aptitud o habilidad del Operador o Soldador para
depositar adecuadamente el material de soldadura sin producir defectos que a la larga pudieran
provocar fallos durante la puesta en servicio, existen al igual que se describe en el apartado
anterior para con la naturaleza mecánica y estructural de la unión, pruebas y demostraciones
que evalúan la habilidad del operador para efectuar soldaduras sin defectos.
Estas pruebas se ejecutan de manera similar, en cuanto a su filosofía, a las
correspondientes al PQR, aunque enfatizando en aquellas variables que, “esencialmente” en
este caso, determinan una mayor o menor dificultad ó impedimento físico para realizar
depósitos soldados aceptables.
Los parámetros o variables empleadas así como el resultado de las pruebas, controles
o END realizados, se cumplimentan en un protocolo al efecto llamado “Especificación de
cualificación del Soldador” –Welders Performance Qualification-(WPQ) e igualmente que
para el caso de PQR y WPS forman parte del “Know-how” y del acerbo tecnológico del
fabricante.
Como se expuso anteriormente, lo que se intenta demostrar en esta ocasión es la
habilidad personal del Solador sometiéndolo a pruebas más o menos comprometidas en que
tanto el aspecto geométrico de la pieza, el posicional, y el mayor o menor número de trabas
destinadas a producir una mayor incomodidad o dificultad del depósito garanticen y avalen su
destreza.
Es por consiguiente fácil de suponer, que todas aquellas variables anteriores cuyo
objeto era determinar la idoneidad metalúrgica y mecánica de la unión pasen a un segundo
plano, dando lugar a otras mucho más determinantes y demostrativas de la propia habilidad
del Operador de soldadura.
Como se ha visto anteriormente estas variables entre otras son:
- Diseño unión
-Respaldo de soldadura
-Diámetro material base
-Características del electrodo revestido en SMAW
-Espesor de metal depositado
-Progresión (Ascendente, descendente)
-Modo de transferencia en GMAW ó FCAW
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57
Como puede deducirse, todas ellas implicadas en la disposición y dificultad de la
ejecución del soldeo.
Igualmente que en el caso de los procedimientos de Soldadura, existen secciones en
los principales Códigos de Construcción y Diseño que se ocupan de establecer las pautas
reglamentarias para la correcta cualificación de Operadores de Soldadura y/o Soldadores.
Código ASME:
AD Merkblätter:
EURONORMA:
Sección IX (Performance Cualification)
DIN 885
UNE EN ISO 9606-1:2014
6.3 Procesos Térmicos
Es habitual y frecuente tras los procesos de deformación plástica tanto en frío o en
caliente como en los de de soldadura abordados en los apartados 6.1 y 6.2 respectivamente, que los
materiales base objeto de estas operaciones se vean afectados en cuanto a sus propiedades metalúrgicas y
mecánicas de tenacidad, dureza y resistencia mecánica, así como de resistencia frente a fenómenos de
corrosión bajo tensión o corrosión intergranular
Al objeto de aclarar los aspectos que a continuación se expondrán en relación a los procesos
térmicos, se hace necesario familiarizarse con algunas consideraciones previas:
-Tª Crítica inferior (Ac1): Menor temperatura por debajo de la cual no se realizan
transformaciones alotrópicas.
Se sitúa en torno a los 725ºC y los 800ºC en dependencia de los
elementos aleantes que caractericen al acero.
-Tª Crítica superior (Ac3): Mayor temperatura o temperatura de austenización completa, donde la
Ferrita (ά) se ha transformado completamente en Austenita (δ).
Se sitúa en torno a la franja de 850ºC-975ºC, igualmente en función del
contenido de aleantes del acero considerado.
Es un concepto que explica y prefija la capacidad de
- Carbono Equivalente (CE):
templabilidad del acero en función creciente del contenido de
elementos primarios (C y Mn) y de aleantes, (Cr, Mo, Ni, Ti, Nb…). En
ocasiones y para su cálculo se tiene en cuenta también un factor
corrector relacionado con el espesor de la pieza.
La expresión mas usual utilizada para el cálculo del CE es:
CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Cu+Ni)/15
Su valor aconsejable se limita en general a CE= 0,45
09/07/15
58
- Proceso en frío:
Aquel que se ejecuta por debajo de la temperatura crítica inferior, por
debajo de la cual no se producen transformaciones alotrópicas
estructurales. Pueden alterarse las características mecánicas de dureza y
acritud por deformación plástica en frío.
Dentro de esta particularidad se contempla el calentamiento de una
banda del intradós que coadyuve al curvado, siempre que no se
sobrepase la temperatura aludida.
-Proceso en caliente:
Aquel que se ejecuta a temperatura superior a la crítica inferior. Esta
temperatura puede encontrarse entre la tª crítica inferior y la critica
superior, en cuyo intervalo las transformaciones no se han completado
totalmente y pueden darse por tanto formaciones inestables mixtas.
Por otra parte si el proceso se ejecuta por encima de la temperatura
crítica superior, la transformación se completa totalmente (ferrita ά en
austenita δ) y durante un proceso controlado de enfriamiento puede
reducirse el tamaño de grano hasta un valor adecuado a la vez que
conseguir una estructura estable homogénea.
Este tipo de proceso es el que tiene lugar en la soldadura, en el que las
distintas áreas desde la orilla del material base hasta el eje axial de ésta
se encuentran sometidas a un gradiente progresivo de temperaturas que
van desde la critica inferior hasta mas allá de la tª de fusión del metal.
Una vez expuesto lo anterior, el análisis y la relación de los distintos casos que pueden contemplarse
en función de los procesos térmicos que se hallan en juego son los siguientes:
Tª < Ac1 :
En el caso de materiales en los que la deformación plástica se ha llevado a cabo por trabajo en
frío tal como puede ser el proceso de curvado o de enderezado por debajo de la temperatura crítica
inferior, podemos encontrarnos con una ligera alteración estructural, en el aspecto metalúrgico, que
pasa por un bandeamiento horizontal en el extradós y una compresión del grano en el interior, pero
que en ningún caso afecta al tamaño de éste, sino a su morfología; dando como resultado un aumento
en la dureza intrínseca del material, producto de una acumulación de tensiones residuales en la zona,
que por ende, se traduce en una mayor acritud y una mas elevada resistencia mecánica equivalente.
Normalmente, con el fin de disminuir parcialmente las durezas obtenidas a la vez que
eliminar tensiones internas adquiridas, se recurre a someter las piezas a un tratamiento térmico de
relajación de tensiones, también llamado distensionado o recocido subcrítico el cual tiene lugar a una
temperatura alrededor de 50ºC por debajo de la crítica inferior durante el tiempo conveniente que
viene a oscilar entre 2,5 á 3 minutos /mm.
Sobre la base de lo anterior y tomando como referente, en la forma de indicador cuantitativo
de tensiones o acritud, el valor máximo de dureza admisible que contractualmente puede asumirse,
se presenta entre los fabricantes la disyuntiva de no sobrepasar los valores acordados, pues su
consecución eximiría de la realización del necesario tratamiento térmico de ablandamiento, lo que
representa una reducción considerable de los costes de producción.
Es por esa razón que se prefiera partir de materiales base que se muevan en el entorno bajo de
valores originales de dureza, para cuyo objeto se estima como límite superior el estipulado en las
Normas y Códigos reconocidos de materiales y como inferior el resultado de extrapolar su valor al
09/07/15
59
equivalente a la mínima Carga de Rotura especificada de igual manera en las mismas fuentes
documentales anteriores. Las durezas próximas a este último límite son las adecuadas para un
posterior curvado en frío.
Ac1< Tª < Ac3:
Cuando el trabajo se realiza en el intervalo existente entre ambas temperaturas, es lógico
pensar que los constituyentes estructurales se han quedado “a medio camino” durante el proceso
transformación, dando lugar a estructuras parciales incompletas donde pueden coexistir formas
estructurales indeseables originadas durante el enfriamiento unidas a tamaños de grano de tamaño
superior al aconsejable y contraproducentes a efectos de tenacidad.
Como es fácil suponer, el tratamiento térmico usual es aquel que tiende a la recuperación
estructural y mecánica del acero a fin de devolverlo al estado original de partida.
Este tratamiento se basa en un proceso de calentamiento por encima de la temperatura critica
superior o de Austenización seguido de un enfriamiento mas o menos controlado que conferirá una
estructura homogénea determinada acompañada de un tamaño de grano conforme a lo requerido.
En el caso de tratarse de aceros de baja o media aleación se suele conferir subsiguientemente
un segundo tratamiento por debajo de la crítica inferior, llamado Revenido, para contrarrestar el
efecto pernicioso de las pequeñas cantidades de Martensita formadas a causa de la alta templabilidad
de estos aceros durante el enfriamiento.
En el Capítulo 4, Apartado 4.1.1.2 “Condiciones y aspectos relacionados con el suministro”,
se explican las características que distinguen a estos Tratamientos Térmicos de: Regeneración,
Normalizado y Revenido.
Tª > Ac3:
En los procesos de deformación plástica, las transformaciones se han llevado a cabo total y
completamente y si el enfriamiento ha sido adecuadamente controlado, el tamaño de grano final y la
morfología estructural a la conclusión del proceso son las adecuadas no haciéndose necesario por
tanto ningún tratamiento térmico subsiguiente de regeneración.
El caso de las soldaduras es un caso particular de proceso sometido a ciclos térmicos en el
que caben los tres casos expuestos anteriormente y que se ubican en una zona estrecha y a sendos
lados de las uniones soldadas (Ver Fig. 6.3)
09/07/15
60
Fig. 6.3
Zona A:
Zona B:
Zona C:
Metal base (MB)
Zona transición (ZAT)
Metal depositado (MA)
T < Tª Critica inferior
C. Inferior < T < C. Superior
T > C. Superior = P.Fusión
Suele recurrirse a minimizar el efecto de templabilidad y el riesgo de fisuración de la ZAT, por
medio de dos maneras usuales de encarar el proceso:
Atendiendo a las características concretas de la pieza a soldar:
•
Proporción de C y Mn además de otros elementos de aleación, ---sobre los que el
cálculo del Carbono Equivalente (CE) ya ejerce como indicativo previsible de la
situación,--- que confieren una potencial templabilidad al acero en cuestión al
someterlo a ciclos térmicos como el presente, y donde la velocidad de enfriamiento
corre proporcional al endurecimiento de la ZAT por transformación martensítica en
esa zona. Al conferir a la pieza previamente un Precalentamiento, el aporte térmico es
mayor, con lo cual se consiguen dos efectos beneficiosos:
Gradiente menor de enfriamiento (Menor velocidad de enfriamiento en
el intervalo de riesgo (t8/5 ) ---entre 800ºC y 500ºC---- que impide el efecto
martensítico de endurecimiento de la ZAT)
Mayor efecto de difusión hacia el exterior del Hidrógeno a alta
temperatura en el baño de fusión, lo que impide su oclusión en el metal de
aporte solidificado, con el consiguiente riesgo de figuración posterior desde el
interior de la zona de aporte y ZAT. Un precalentamiento previo a la soldadura
con el fin de reducir el enfriamiento brusco de las piezas, la cual varía en
función del espesor de la pieza y den su composición química en Carbono
equivalente y aleantes. En algunos casos de materiales de media aleación se
obliga a efectuar un Tratamiento térmico de alivio de tensiones que contribuye
a su vez a la difusión del hidrógeno intersticial, que tanto riesgo comporta en
aceros de este tipo.
•
Espesor de las piezas a soldar, pues el efecto de pérdida de energía por radiación es
mayor que al tratarse de espesores bajos, por lo que el aumento de la velocidad de
enfriamiento se ve, consecuentemente, favorecido.
09/07/15
61
Atendiendo a los parámetros inherentes a la operación de soldeo
•
Uso siempre que sea posible, de procesos de soldadura seleccionados de entre los que
produzcan un efecto de compromiso entre un crecimiento del grano desmesurado por
alto aporte térmico (Heat Input), con mínimas o única pasada y la necesidad de
mantener una temperatura entre pasadas óptima que evite la posibilidad de
enfriamiento rápido en el intervalo de riesgo -(t8/5)- y que a la vez ayude a afinar
(revenir) las pasadas subyacentes.
•
Igualmente, aparte de lo anterior, y encaminado al mismo propósito de reducir el
riesgo de figuración en frío de la soldadura y/o ZAT, se recurre al uso de Electrodos
revestidos básicos de bajo contenido en Hidrógeno.
6.4.- CONTROLES, ENSAYOS Y PRUEBAS DURANTE LA FABRICACIÓN
Es este apartado se abordarán e intentaran describirse someramente, en algunos casos en
alusión directa a algunos de los párrafos anteriormente expuestos, los Ensayos, Controles y Pruebas
destinadas a asegurar y garantizar la fiabilidad e idoneidad de los elementos fabricados. Entre estos controles
y en función de las diferentes Etapas por las que generalmente transcurren los distintos procesos de
fabricación de estos elementos tubulares, podemos configurar la siguiente Tabla Resumen:
Tabla 6.4-I
ETAPA
PRODUCCIÓN
RECEPCION
CURVADO
PREMONTAJE
ELEMENTO
SOLDADURA
ACEPTACION
EMBALAJE,
PRESERVACIÓN
Y
ENVÍO
CD
IV
E/O
PM/LP
HB
RX/UT
PB
PH
M
%
M
%
M
%
%
M
%
-
-
-
T
-
-
-
-
-
-
-
T
T
T
-
%
-
-
%
-
T
T
-
T
-
-
-
-
-
-
M: Muestreo al azar
% :Chequeo según porcentaje acordado
T: Realización total (100%)
Un análisis pormenorizado de la tabla anterior nos permitirá conocer los detalles de su contenido:
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62
CD: Control dimensional:
RECEPCIÓN:
Controles Aleatorios pos muestreo de la materia prima recibida del acerista o
almacenista.
CURVADO:
Previo al curvado se realizará una verificación total del trazado de todas las marcas.
PREMONTAJE:
Previamente al ensamblado de las diversas marcas curvadas conformando el serpentín
, se realizará una verificación completa del formero.
ACEPTACION:
Una vez finalizados los serpentines, tras las fases de curvado, soldadura y
tratamientos térmicos, se realiza una verificación dimensional al 100% de éstos.
IV: Inspección Visual:
RECEPCION
CURVADO
SOLDADURA
ACEPTACION
Realizado en idénticos hitos que el CD (Control Dimensional)
EMBALAJE
Inspección ocular a fin de detectar defectos visuales producidos en cualquiera de los
procesos anteriores.
E/O: Espesor y Ovalidad:
RECEPCION:
Control del espesor real de la materia prueba a fin de verificar su cumplimiento con la
Norma de aceptación.
CURVADO:
Controles muestréales de los espesores residuales en el extradós de las curvas y de la
ovalización.
PM/LP: Partículas Magnéticas/Líquidos Penetrantes:
CURVADO:
Ensayo No Destructivo (END) destinado a comprobar la a8usencia de grietas externas
en la superficie del extradós. PM para materiales ferromagnéticos y Líquidos
penetrantes para materiales no magnéticos.
SOLDADURA:
Ídem en superficies soldadas.
HB: Durezas:
RECEPCION:
CURVADO:
Muestreo de durezas HB (Brinell) para verificar el cumplimiento del material base con
la correspondiente Norma.
Porcentaje de inspección sobre muestra curvadas. Se determina la dureza en el
extradós del tubo una vez curvado, bien estableciendo un límite superior fijo o de
manera relativa determinando un aumento porcentual sobre el valor obtenido en el
tramo recto.
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63
RX/UT: Radiografía/Ultrasonidos:
SOLDADURA:
END a fin de detectar la ausencia de defectos relevantes en el interior de la unión
soldada. Se recurre habitualmente a Ultrasonidos cuando la imposibilidad geométrica
desaconseja la posibilidad de una ejecución correcta de la exposición radiográfica.
PB: Paso de Bola:
ACEPTACION:
Proceso de control destinado a detectar tanto excesiva ovalidad interior como la
existencia de descuelgues en la raíz de los topes soldados. Esta técnica se describe el
apartado 6.1.1 anterior.
PH: Prueba Hidrostática:
ACEPTACION:
Prueba de estanqueidad mediante llenado de agua del recipiente aumentando
progresivamente la presión hasta un cierto valor y manteniendo ésta durante un
determinado tiempo. Una inspección ocular para descubrir fugas o rezumes por
presencia de poros o falta de estanqueidad en juntas.
Normalmente la relación de pruebas que compendian una determinada fabricación, se detallan
organizada y secuencialmente en un documento elaborado por el Dptº. de Calidad que adopta el nombre
genérico de PPI (Programa de Puntos de Inspección). Este documento ha de aprobarse tácitamente entre
fabricante y Cliente.
6.5.-PRESERVACIÓN
Normalmente la Etapa final de cualquier proceso productivo, viene marcada por el
acondicionamiento y protección necesarios a fin de que el elemento llegue al destinatario de la manera más
segura y protegida de desperfectos y frente a condiciones ambientales agresivas.
En este particular juegan un papel importantísimo los procesos de preservación,
embalaje, acondicionamiento y transporte.
En orden a describir cada uno de los aspectos anteriores, independientemente de que se
lleven a cabo todos y cada uno de ellos, la secuencia lógica a desarrollar es la siguiente:
Chorreado:
proceso por el cual mediante granalla o arena se prepara superficialmente las piezas con
objeto de, o bien eliminar el oxido, o la cascarilla procedente de los Tratamientos
Térmicos, etc…o acondicionar la superficie para dotarla de la necesaria adherencia para
proceder al pintado posterior. Para un pintado de preservación media (6 meses), un
chorreado o granallado a grado SIS SA2½ es suficiente.
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64
Preservación:
Exterior:
Mediante Pintura, Laca, barniz o aceite, se trata de formar una película resistente que
haga de barrera frente a la acción de agentes corrosivos externos.
Interior:
Proceso de decapado en el que mediante arrastre ácido en caliente con sus subsiguientes
etapas de Neutralización y Pasivación Final, garantizan que la superficie del tubo queda
exenta de óxido, grasas, suciedad, polvo…
Este proceso se aplica profusamente y con un grado exigente de calidad en circuitos
tubulares destinados a sistemas hidráulicos convencionales.
Embalaje:
Colocación de soportes, accesorios, tablas, jaulas, cajones, etc… que en dependencia de
la geometría de las piezas a contener, se diseñarán de manera que impidan al máximo el
desplazamiento y deterioro por movimiento o por golpeo exterior de los elementos a
transportar. En los sistemas tubulares, los extremos de estos se cierran y encintan con
tapones de plástico o madera fabricados para ese fin.
Expedición:
La mejor y mas correcta manipulación y disposición sobre el medio de transporte que
enviará el material a destino.
------------------------------------------------------
Chiclana de la Fra. 02 de Julio de 2015
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ANEXO I
TUBO DE PEQUEÑO DIAMETRO (TUBE) EN ACERO AL CARBONO
ERW
ASTM (ASME)
SA178 Gr A
DIN
St35.8 II
ERW
SA178 Gr C
--
tª de trabajo
≤400ºC
p=32 atm
SA179
(tubos de
intercambiadores,
condensadores, etc)
SA192
St35.8 I
tª de trabajo
≥450ºC
p=80 atm
hasta 580ºC
tª metal
R Kg/mm2 E Kg/mm2
42
26
%A
30
%C
0,06-0,18
%Mn
0,27-0,63
%Mo
--
%Cr
--
%Ni
--
OTRO
42
26
30
≤0,35
≤0,80
--
--
--
A37RA II
RA II
35-45
24
25
0,06-0,18
0,27-0,63
--
--
--
St35.8 II-III
A37RC I
RA I
33
18
35
0,016-0,18
0,27-0,63
--
--
--
SA210 Gr A1
St45.8 II-III
A42RC II
42
26
varios
≤0,27
≤0,93
--
--
--
Si≤0,1
SA210 Gr C
--
A47RC II
49
28
varios
≤0,35
≤1,06
--
--
--
Si≤0,1
St35.8 I
A37RA II
RB II
42
--
--
≤0,18
0,27-0,63
--
--
--
St35.8 II-III
A37RC II
33
18
35
0,06-0,18
0,27-0,63
--
--
--
ASt35
A37RB II
39
21
35
≤0,30
0,4-1,06
--
--
--
A42RB II
42
25
30
≤0,30
0,3-1,06
--
--
--
SA556 GrA2
ASt41 ó
ASt45
St35.4
A37RA I
33
18
35
≤0,18
0,27-0,63
--
--
--
SA556 GrB2
St45.4
A42RA I
42
26
30
≤0,27
0,29-0,93
--
--
--
Si 0,1
SA556 GrC2
St52.4
A47RA I
49
28
30
≤0,30
0,29-1,06
--
--
--
Si 0,1
ERW
SA214
(tubos de
intercambiadores,
condensadores, etc)
ERW
SA226
(tubos de
sobrecalentador para
elevadas presiones
de servicio)
tªs de -20ºC a
SA334 Gr1
-70ºC
SA334 Gr6
Tubos rectos
y en U para
servicio a
tª≤100ºC
UNE
A37RC II
RA II
09/07/15
Si ≥0,1
66
aplicaciones
a
calentadores
de agua de
Alimentación
SA557 GrA
--
A37RA I
33
18
35
≤0,18
0,27-0,63
--
--
--
SA557 GrB
--
A42RA I
42
26
30
≤0,30
0,27-0,93
--
--
--
SA557 GrC
--
A47RA I
49
28
30
≤0,35
0,27-1,06
--
--
--
09/07/15
67
TUBO DE PEQUEÑO DIAMETRO (TUBE) EN ACERO ALEADO (BAJA ALEACION Cr-Mo)
Tubos al Cr-Mo
ferríticos para
calderas y
sobrecalentadores
aptos para
instalación donde
se prescriba
resistencia a la
corrosión y
oxidación a altas
temperaturas de
hasta 540ºC
Idem hasta 600ºC
ASTM (ASME)
SA213 T2
T3b
T5
T5b
T5c
T7
T9
DIN
--12CrMo 19,5
---12CrMo9.1
UNE
--------
R Kg/mm2
42
42
42
42
42
42
42
E Kg/mm2
21
21
21
21
21
21
21
%A
S/C
S/C
S/C
S/C
S/C
S/C
S/C
%C
0,1-0,2
≤0,15
≤0,15
≤0,15
≤0,12
≤0,15
≤0,15
%Mn
0,3-0,6
0,3-0,6
0,3-0,6
0,3-0,6
0,3-0,6
0,3-0,6
0,3-0,6
%Mo
0,4-0,6
0,4-0,6
0,4-0,6
0,4-0,6
0,4-0,6
0,4-0,6
0,9-1,1
%Cr
0,5-0,8
1,65-2,35
4-6
4-6
4-6
6-8
8-10
%Ni
--------
OTRO
T91
--
X20CrMoV12 1
62
44
20
0,08-0,12
0,3-0,6
0,85-1,05
8-9,5
--
V 0,180,25
T11
T12
T17
T21
T22
T23
13CrMo44
13CrMo44
--10CrMo910
--
14CrMo45
14CrMo45
13MoCrV6
-12CrMo910
7CrWVMoNb9-6
42
42
42
42
42
51
21
21
21
21
21
40
S/C
S/C
S/C
S/C
S/C
20
≤0,15
≤0,15
0,15-0,25
≤0,15
≤0,15
0,04-0,10
0,3-0,6
0,3-0,6
0,3-0,6
0,3-0,6
0,3-0,6
0,1-0,6
0,4-0,6
0,4-0,6
-0,8-1,06
0,87-1,13
0,05-0,3
1-1,5
0,8-1,25
0,9-1,25
2,65-3,35
1,90-2,60
1,9-2,60
T24
--
7CrMoVTiB10-10
58,5
41,5
20
0,05-0,10
0,3-0,7
0,9-1,10
2,2-2,60
09/07/15
Si 0,25
---V 0,15
--V0,2-0,3/
-W1,45-1,75
B;
Ti 0,05-0,10
0,0015- V0,20-0,30
0,0070
68
TUBO DE PEQUEÑO DIAMETRO (TUBE) EN ACERO ALEADO (Cr-Mo)
ERW
Tubos con
soldadura
sobrecalentador
y calderas hasta
470ºC
Tubos aleados
bajo Níquel
para servicios a
bajas
temperaturas de
hasta 100ºC
Acero de baja
aleación para
partes tales
como
economizadores
de media tª de
trabajo y con
resistencia a la
corrosión
R Kg/mm2 E Kg/mm2
38
21
ASTM (ASME)
SA250
GrT1
SA250 GrT1a
DIN
16Mo5
UNE
16Mo5
%A
S/C
%C
0,1-0,2
%Mn
0,3-0,8
%Mo
0,4-0,6
%Cr
--
%Ni
--
16Mo5
16Mo5
42
22
S/C
0,15-0,25
0,3-0,8
0,4-0,6
--
--
SA250 GrT1b
16Mo5
16Mo5
37
20
S/C
≤0,14
0,3-0,8
0,4-0,6
--
--
SA334 Gr3
SA334 Gr7
10Ni14 ó
16Ni14
--
15Ni14
45,5
24,5
30
≤0,19
0,31-0,64
--
--
3,2-3,8
15Ni6
45,5
24,5
30
≤0,19
≤0,90
--
--
2,0-2,6
SA334 Gr8
X8Ni9
X8Ni09
70
52,5
22
≤0,13
≤0,90
--
--
8,4-9,6
SA334 Gr9
--
--
44
32
35
≤0,20
0,4-1,06
--
--
SA423 Gr1
--
--
42
25
25
≤0,15
≤0,55
--
SA423 Gr2
--
--
42
25
25
≤0,15
0,5-1,0
≥0,1
09/07/15
OTRO
1,6-2,24 Cu 0,7
a 1,25
0,24-1,31 0,2-0,7 Cu 0,2
a 0,6
-0,4-1,10 Cu 0,3
a 1,0
69
TUBO DE PEQUEÑO DIAMETRO (TUBE) EN ACERO AL CARBONO DE ALEACION MEDIA
ASTM (ASME)
Tubos para
intercambiadores,
condensadores,
calentadores, etc
de CrMo para tªs
de servicio hasta
450-550ºC.
Resistentes a la
presión por
hidrógeno hasta
60Kg/cm2
Tubos para
sobrecalentadores
y calderas en tªs
de servicio hasta
470ºC
Resistentes a la
presión por
hidrógeno hasta
60Kg/cm2
DIN
UNE
R Kg/mm2 E Kg/mm2
%A
%C
%Mn
%Mo
%Cr
%Ni
OTRO
IDEM SA-213
SA209 GrT1
SA209 GrT1a
SA209 GrT1b
16Mo5
16Mo5
39
21
30
0,1-0,2
0,3-0,8
0,4-0,65
--
--
Si ≤0,5
16Mo5
16Mo5
42
22
30
0,15-0,25
0,3-0,8
0,4-0,65
--
--
Si ≤0,5
16Mo5
16Mo5
37
20
30
≤0,14
0,3-0,8
0,4-0,65
--
--
Si ≤0,5
09/07/15
70
TUBO DE PEQUEÑO DIAMETRO (TUBE) EN ACERO INOXIDABLE (AUSTENITICOS)
Buenas
ASTM (ASME)
propiedades
SA213 TP304
de tenacidad a SA213 TP304H
más bajas
SA213 TP304L
temperaturas – SA213 TP310
255ºC a
SA213 TP316
100ºC.Resistencia a
la corrosión a SA213 TP316H
altas
SA213 TP316L
temperaturas
hasta 815ºC.
SA213 TP321
Hay que tener SA213 TP321H
en cuenta el
SA213 TP347
T.T. de
SA213 TP347H
globulización
SA213 TP348
del carbono en
SA213
TP348H
el suministro.
SA213 XM-15
DIN
X5CrNi18.9
-X2CrNi18.9
UNE
X6CrNi19.10
X5CrNi18.11
X2CrNi19.10
X5CrNi18.9
X6CrNi19.10
X5CrNiMo18.10 X5CrNiMo17.12
X2CrNiMo18.12
X10CrNiTi18.9
X6CrNiTi18.11
-X7CrNiTi18.11
X10CrNiNb18.9 X6CrNiNb18.11
-X7CrNiNb18.11
-X7CrNiNb18.11
---
R Kg/mm2 E Kg/mm2
≤52
≤21
≤52
≤21
≤52
≤21
≤52
≤21
≤52
≤21
%A
≤35
≤35
≤35
≤35
≤35
%C
≤0,08
0,04-01
≤0,035
≤0,15
≤0,08
%Mn
≤2,0
≤2,0
≤2,0
≤2,0
≤2,0
%Mo
----2-3
%Cr
18-20
18-20
18-20
24-26
16-18
%Ni OTRO
8-11
8-11
8-13
19-22
11-14
≤52
≤52
≤21
≤21
≤35
≤36
0,04-0,1
≤0,035
≤2,0
≤2,0
2-3
2-3
16-18
16-18
11-14
10-15
≤52
≤52
≤52
≤52
≤52
≤52
≤52
≤21
≤21
≤21
≤21
≤21
≤21
≤21
≤36
≤36
≤36
≤36
≤35
≤35
≤35
≤0,08
0,04-0,1
≤0,08
0,04-0,1
≤0,08
0,04-0,1
≤0,08
≤2,0
≤2,0
≤2,0
≤2,0
≤2,0
≤2,0
≤2,0
--------
17-20
17-20
17-20
17-20
17-20
17-20
17-19
9-13
9-13
9-13
9-13
9-13
9-13
9-13
09/07/15
71
TUBO DE PEQUEÑO DIAMETRO (TUBE) EN ACERO INOXIDABLE NO AUSTENITICO
FERRIT.
MATENS.
FERRIT.
FERRIT.
FERRIT.
MARTENS.
FERRIT.
FERRIT.
ASTM (ASME)
SA268 TP405
SA268 TP410
SA268 TP429
SA268 TP430
SA268 TP446
SA268 TP409
SA268 XM8
SA268 XM27
DIN
X7CrAl13
X10Cr13
X8Cr17
X8Cr17
--X8CrTi17
--
UNE
X6CrAl13
X12Cr13
-X8Cr17
--X8CrTi17
--
R Kg/mm2 E Kg/mm2
42
21
42
21
42
24,5
42
24,5
49
28
42
21
42
21
42
24,5
%A
20
20
20
20
18
20
20
20
09/07/15
%C
≤0,08
≤0,15
≤0,12
≤0,12
≤0,20
≤0,08
≤0,07
≤0,01
%Mn
≤1,00
≤1,00
≤1,00
≤1,00
≤1,50
≤1,00
≤1,00
≤0,40
%Mo
---------
%Cr
11,5-13,5
11,5-13,5
14-16
16-18
23-30
10,5-12
17-19
25-27
%Ni
≤0,5
≤0,5
≤0,5
≤0,5
≤0,5
≤0,5
≤0,5
≤0,5
OTRO
72
TUBO DE PEQUEÑO DIAMETRO (TUBE) EN ACERO INOXIDABLE AUSTENITICO SOLDADO
Buen uso en
bajas
temperaturas
≤100ºC
Alta resistencia a
la corrosión y
oxidación hasta
1100ºC
Uso a Tªs <100ºC
idem a 304
Uso hasta 800ºC
y sin soldaduras y
en estado de
recocido
Hasta 425ºC,
puede superarla
no por mucho
tiempo
Idem a
TP316,316H,304,
304H
Muy resistentes a
la corrosión
intergranular,
pueden ser
soldados y
distensionados.
Su uso es para Tªs
superiores a
425ºC hasta
815ºC
Mayor %Si
ASTM (ASME)
SA249 TP304
SA249 TP304H
SA249 TP304L
DIN
XCrNi19.10
-X2CrNi18.9
UNE
X6CrNi19.10
X5CrNi18.11
X2CrNi18.9
SA249 TP309
--
--
SA249 TP310
--
--
SA249 TP316
SA249 TP316H
SA249 316L
R Kg/mm2
E Kg/mm2
%A
%C
%Mn %Mo
%Cr
%Ni
OTRO
Las mismas características y propiedades mecánicas y químicas que para la especificación
SA213 en los tipos austeníticos. todos poseen buena tenacidad a temperaturas bajas ó
X5CrNi18.9
X6CrNi19.10
X5CrNiMo18.10 X5CrNiMo17.12 criogénicas (≤100ºC) y gran resistencia a la corrosión hasta 825ºC en general
X5CrNiMo18.12 X6CrNiMo17.12.03
---
X2CrNiMo18.10 X2CrNiMo17.02.03
X2CrNiMo18.12
--
--
SA249 TP321
X10CrNiTi18.9
X6CrNiTi18.11
SA249 TP321H
--
X7CrNiTi18.11
SA249 TP347
X10CrNiNb18.9
X6CrNiNb18.11
SA249 TP347
--
X7CrNiNb18.11
SA249 TP348
X10CrNiNb18.9
X6CrNiNb18.11
SA249 TP348H
--
X7CrNiNb18.11
SA249 XM-15
--
--
≤52,5
≤21
≤24,5
≤0,08
≤2,00
3-4
18-20
11-14
SA249 TP317
09/07/15
73
TUBO DE PEQUEÑO DIAMETRO (TUBE) AUSTENITICO-FERRITICO (DUPLEX)
-
ASTM (ASME)
DIN
UNE
R Kg/mm2 E Kg/mm2
%A
%C
%Mn
%Mo
SA669
--≥64
≥45
≥30
≤0,03
1,2-2
2,5-3
Estructura Semiaustenítica (granos de asistencia 50% disueltos en una matriz ferrítica)
Buen uso en aplicaciones de resistencia a la corrosión y en corrosión por fatiga (R≥64Kg/mm2)
Uso a temperaturas inferiores a 325ºC)
Recomendados en intercambiadores, calentadores, servicios generales, etc...
No deben ir soldados, ya que a la temperatura de soldadura se produce la semibilización del carbono (C4Cr) en los límites del grano
En intercambiadores irán expansionados en la placa tubular
Gran pérdida de resistencia a temperaturas >325ºC
09/07/15
%Cr
18-19
%Ni OTRO
4,25-5
74
TUBO DE GRAN DIAMETRO (PIPE) EN ACERO AL CARBONO (CONDUCTOS Y COLECTORES)
Hasta 120ºC
Hasta 300ºC
Para servicios a
alta temperatura.
Temperaturas
100ºC-300ºC
A bajas
temperaturas 0ºC
a 70ºC
ASTM (ASME)
SA53 GrA
SA53 GrB
SA106 GrA
DIN
St35.4
St45.4
St35.8
SA106 GrB
St45.8
SA106 GrC
St52.4
SA135 GrA
SA135 GrB
SA333 Gr1
St35.8
St45.8
ASt35.8 ó HI
SA333 Gr6
Servicio alta
temperatura
SA254 Gr I
SA254 Gr II
ASt45.8 ó H
II
-St45.8
Servicio a alta
temperatura
SA660 Gr WCA
SA660 Gr WCB
SA660 Gr WCC
GS-C25
---
UNE
A37b
A42b
A37RC II
RA II
A42RC II
RA II
A47RC II
RA II
--A37RA I
RB I
A42RA II
RB I
A47 RC II
A42RC II
RA II
---
R Kg/mm2 E Kg/mm2
34
21
42
25
35-45
24
%A
25
21
25
%C
≤0,25
≤0,30
≤0,25
%Mn
≥0,95
≥1,20
≤0,93
%Mo
----
%Cr
----
%Ni
----
45-55
25
21
≤0,30
≤1,06
--
--
--
49-60
29
17
≤0,35
≤1,06
--
--
--
35-45
42-52
35-45
21
25
21
35
30
25
≤0,25
≤0,30
≤0,30
≤0,95
≤1,20
0,4-1,0
----
----
----
42-52
24,5
30
≤0,30
0,3-1,0
--
--
--
42-60
39-56
32
21
30
35
≤0,21
≤0,21
0,9-1,3
0,9-1,3
---
---
---
42
49
49
21
25
28
24
22
22
≤0,25
≤0,30
≤0,25
≤0,7
≤1,0
≤1,2
----
----
----
09/07/15
OTRO
75
TUBO DE GRAN DIAMETRO (PIPE) EN ACERO FERRITICO (COLECTORES)
Aceros al CrMo
resistentes a la
fluencia en
caliente. Con
cierta resistencia
a la corrosión,
mayor de P5 a
P9.
450-550ºC.
Idem hasta 600ºC
ASTM (ASME)
SA335 P1
SA335 P2
SA335 P5
SA335 P5b
SA335 P5c
SA335 P7
SA335 P9
SA335 P11
SA335 P12
SA335 P12
SA335 P21
SA335 P22
SA335P23
DIN
UNE
R Kg/mm2 E Kg/mm2
16Mo5
16Mo5
39
21
--39
21
12CrMo19.5
-42
21
--42
21
--42
21
--42
21
X12CrMo9.1
-42
21
13CrMo44
14CrMo45
42
21
13CrMo44
14CrMo45
42
21
--42
21
--42
21
-12CrMo9.10
42
21
7CrWVMoNb9-6
--
%A
30
30
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
09/07/15
%C
%Mn
0,1-0,2
0,3-0,8
0,1-0,2
0,3-0,6
≤0,15
0,3-0,6
≤0,15
0,3-0,6
≤0,12
0,3-0,6
≤0,15
0,3-0,6
≤0,15
0,3-0,6
≤0,15
0,3-0,6
≤0,15
0,3-0,6
≤0,15
0,3-0,6
≤0,15
0,3-0,6
≤0,15
0,3-0,6
Idem SA213
%Mo
%Cr
0,4-0,6
-0,4-0,6
0,5-0,8
0,4-0,6
4-6
0,4-0,6
4-6
0,4-0,6
4-6
0,4-0,6
6-8
0,9-1,1
8-10
0,4-0,6
1-1,5
0,4-0,6
0,8-1,2
0,4-0,6
-0,8-1,1 2,65-3,35
0,87-1,13 1,9-2,6
%Ni
-------------
OTRO
Si 0,5
76
TUBO DE GRAN DIAMETRO (PIPE) EN ACERO FERRITICO ALEADO (COLECTORES)
ASTM (ASME)
SA369 FP1
SA369 FP2
SA369 FP3b
SA369 FP5
SA369 FP7
SA369 FP9
SA369 FP11
SA369 FP12
SA369 FP21
SA369 FP22
SA426 CP1
SA426 CP2
SA426 CP5
SA426 CP5b
SA426 CP7
SA426 CP9
SA426 CP11
SA426 CP12
SA426 CP15
SA426 CP21
SA426 CP22
SA426 CPCA15
DIN
UNE
R Kg/mm2 E Kg/mm2
42
21
%A
20
%C
%Mn
IDEM A SA333
≤0,15
0,3-0,6
%Mo
%Cr
1,65-2,35 1,65-2,35
%Ni
OTRO
--
Si≤0,5
Todos poseen las mismas características químicas y mecánicas que sus correspondientes en la
especificación SA335. La diferencia es que se fabrica mediante forja.
45,5
42
63
42
42
63
49
49
42
42
42
56
24,5
21
42
21
21
42
28
28
21
21
21
46
24
22
18
22
22
18
20
20
22
22
22
18
09/07/15
≤0,25
0,1-0,2
≤0,20
≤0,15
≤0,15
≤0,20
≤0,20
≤0,15
≤0,15
≤0,15
≤0,18
≤0,15
Las demás características químicas idénticas a las
especificaciones SA335 y SA369. Su fabricación es
mediante fundición centrifugada.
77
TUBO DE GRAN DIAMETRO (PIPE) EN ACERO ALEADO (COLECTORES Y CALDERINES)
0ºC a 70ºC
Resistente a
corrosión
0º a 100ºC
Resistencia a la
corrosión
0ºC a 200ºC
0ºC a 180ºC
R Kg/mm2 E Kg/mm2
ASTM
(ASME)
SA333 Gr4
DIN
UNE
--
--
42
SA333 Gr7
SA333 Gr9
SA333 Gr3
SA333 Gr8
SA671 GrCN
--10Ni14 ó 16Ni14
X8Ni9
--
15Ni6
-15Ni14
X8Ni09
--
45,5
44
45,5
70,5
66
%A
%C
%Mn
%Mo
%Cr
%Ni
24,5
30
≤0,12
0,51,05
--
0,44-1,01
0,47-0,98
24,5
32
24,5
53
--
30
35
30
22
--
≤0,19
≤0,20
≤0,19
≤0,13
≤0,90
0,4-1,06
0,3-0,6
≤0,90
----0,5
-----
2-2,26
1,6-2,24
3,2-3,8
8,4-9,6
5
09/07/15
OTRO
Si≤0,3
Si≤0,3
78
ACEROS INOXIDABLES AUSTENITICOS PARA SERVICIOS ANTICORROSIVOS (PIPE)
Elevada
resistencia a
la corrosión
en caliente
utilizable
800ºC1150ºC
Resistencia
mecánica
más
acentuada a
altas
temperaturas
Mayor
resistencia a
corrosión
intergranular
hasta 800ºC
R
E Kg/mm2
2
Kg/mm
52
21
52
21
ASTM (ASME)
DIN
UNE
%A
%C
%Mn
%Mo
%Cr
%Ni
OTRO
SA312 TP304
SA312 TP304H
X5CrNi18.9
X5CrNi18.9
X5CrNi18.10
X5CrNi18.10
25
25
≤2,0
≤2,0
---
18-20
18-20
8-11
8-11
Si≤0,7
Si≤0,7
25
25
≤0,08
0,040,10
≤0,03
≤0,15
SA312 TP304L
SA312 TP309
X2CrNi18.9
--
X2CrNi18.9
--
52
52
21
21
≤2,0
≤2,0
---
18-20
22-24
8-13
12-15
Si≤0,7
Si≤0,7
SA312 TP310
X12CrNi25.21
--
52
21
25
≤0,15
≤2,0
--
24-26
19-22
Si≤0,7
52
21
25
≤0,08
≤2,0
2-3
16-18
11-14
Si≤0,7
52
21
25
0,04-0,1
≤2,0
2-3
16-18
11-14
Si≤0,7
SA312 TP316L X2CrNiMo18.12 X2CrNiMo171203
52
21
25
≤0,03
≤2,0
2-3
16-18
10-15
Si≤0,7
SA312 TP317
--
--
52
21
25
≤0,08
≤2,0
3-4
18-20
11-14
--
SA312 TP321
X10CrNiTi18.9
X6CrNiTi18.11
52
21
25
≤0,08
≤2,0
--
17-20
9-13
Ti=5xC
SA312 TP321H
X10CrNiTi18.9
X7CrNiTi18.11
52
21
25
0,04-0,1
≤2,0
--
17-20
9-13
Ti=5xC
SA312 TP347
X10CrNiNb18.9
X6CrNiNb18.11
52
21
25
≤0,08
≤2,0
--
17-20
9-13
Nb+Ta=10xC
SA312 TP347H X10CrNiNb18.9
X7CrNiNb18.11
52
21
25
0,04-0,1
≤2,0
--
17-20
9-13
Nb+Ta=8xC
X10CrNiNb18.9
X6CrNiNb18.11
52
21
25
≤0,08
≤2,0
--
17-20
9-13
SA312 TP348H X10CrNiNb18.9
X7CrNiNb18.11
52
21
25
0,04-0,1
≤2,0
--
17-20
--
52
21
25
≤0,08
≤2,0
--
17-19
SA312 TP316
X5CrNiMo18.10 X6CrNiMo171203
SA312 TP316H X5CrNiMo18.10
SA312 TP348
XM15
--
X5CrNiMo17.12
09/07/15
Nb+Ta=10xC
Ta=0,1
9-13
Nb+Ta=8xC
Ta=0,1
17,5-18,5
Si=1,5-2,5
79
Son susceptibles de servicio más bajos de 200ºC ya que la composición química garantiza su tenacidad en frío. Aplicaciones a altas temperaturas.
Muy resistentes a la corrosión.
ASTM
(ASME)
Las mismas
SA358 304
aplicaciones
SA358 316
que la
SA358 347
especificación
SA358 321
SA312
SA358 309
SA358 310
SA358 348
Idénticas
SA376 TP304
aplicaciones SA376 TP304H
que SA312
SA376 TP316
grados HSA376 TP316H
específicamente SA376 TP321
diseñados para SA376 TP321H
las mismas
SA376 TP347
altas
SA376 TP347H
temperaturas
SA376 TP348
DIN
UNE
R
Kg/mm2
E
Kg/mm2
%A
%C
%Mn
%Mo
%Cr
%Ni
OTRO
X5CrNi18.9
X5CrNi18.10
X5CrNiMo1810 X6CrNiMo171203 Idénticas características mecánicas y químicas que para los SA312. Son fabricados por soldadura
X10CrNiNb18.9 X6CrNiNb18.11 eléctrica de fusión.
X10CrNiTi18.9
X6CrNiTi18.11
--X12CrNi25.21
-X10CrNiNb18.9 X6CrNiNb18.9
X5CrNi18.9
X5CrNi18.10
Idénticas propiedades mecánicas y químicas que la especificación SA312. Son fabricados sin
X5CrNi18.9
X5CrNi18.10
X5CrNiMo18.10 X6CrNiMo171203 soldadura.
X10CrNiTi18.9
X6CrNiTi18.11
X10CrNiTi18.9
X7CrNiTi18.11
09/07/15
80
ASTM
DIN
UNE
R
E
%A
%C
%Mn %Mo %Cr
%Ni
OTRO
(ASME)
Kg/mm2 Kg/mm2
Idénticas
SA409 TP304
X5CrNi18.9
X5CrNi18.10
Las mismas características mecánicas y químicas que SA312. Tubo de gran diámetro soldado
aplicaciones
(rectos ó espiral) para servicios anticorrosivos y de altas temperaturas.
SA409 TP309
--que SA312
SA409 TP310
X12CrNi25.21
-SA409 TP321 X10CrNiTi18.9
X6CrNiTi18.11
SA409 TP347 X10CrNiNb18.9 X6CrNiNb18.11
SA409 TP316 X5CrNiMo18.10 X6CrNiMo171203
SA409 TP317
--SA409 TP348 X10CrNiNb18.9 X6CrNiNb18.11
Aplicaciones y SA430 FP304
Tubos de gran diámetro y gran espesor de pared, dirigidos a servicios de alta temperatura y en
servicios de alta SA430 FP304H
ambientes corrosivos. Fabricados mediante forja. Características mecánicas y químicas similares a
temperatura y
SA312. Idénticas equivalencias DIN y UNE que SA312.
SA430 FP316
corrosión
SA430 FP316H
SA430 FP321
SA430 FP321H
SA430 FP347
SA430 FP347H
09/07/15
81
ACEROS INOXIDABLES AUSTENITICOS (FUNDICION CENTRIFUGADA) PARA SERVICIOS ANTICORROSIVOS (PIPE)
ASTM (ASME)
Fundición
centrifugada
para las
mismas
aplicaciones
que SA312
Servicios de
alta presión y
temperatura
usados hasta
700ºC
R
E
%A
%C
%Mn
%Mo
%Cr
%Ni
OTRO
Kg/mm2 Kg/mm2
SA451 CPF8
--49
21
35
≤0,08 ≤0150
-18-21
8-11
SA451 CPF8M
--49
21
30
≤0,08 ≤0150
2-3
18-21
9-12
SA451 CPF10MC
--49
21
20
≤0,10 ≤0150 1,25-2,25 15-18
13-16
SA451 CPF8C
--49
21
30
≤0,08 ≤0150
-18-21
9-12
SA451 CPH8
--45,5
20
30
≤0,08 ≤0150
-22-26
12-15
SA451 CPH20-10
--49
21
30
≤0,20 ≤0150
-22-26
12-15
SA451 CPK20
--45,5
20
30
≤0,08 ≤0150
-23-27
19-22
SA452 TP304H
X5CrNi18.9
X5CrNi18.10 Tubos de gran diámetro por fundición centrifugada trabajados en frío para altas temperaturas de
SA452 347H
X10CrNiNb18.9 X7CrNiNb18.9 servicios en ambientes corrosivos. Características mecánicas y químicas idénticas a la
SA452 316H
X5CrNiMo18.10 X5CrNiMo17.12 especificación SA312. Poseen un aumento del límite elástico, debido a su formación en frío
(45Kg/mm2 en 2”)
DIN
UNE
09/07/15
82

Manual - Grupo Almesa

Transcripción

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